你絕對想象不到,一捏就碎,世界上最輕固體比空氣還要輕,既然可以抵擋1000攝氏度的高溫,簡直比鋼鐵還硬。它究竟是怎麼做到的?
每個材料都有自己的屬性,你可能見過世界上最堅硬的材料,但是你沒有見過世界上最輕的固體。輕就算了,且耐高溫。我們來看看,這是哪種材料?
看圖片它真的很像果凍,并且接近透明的果凍。沒錯,它就是以果凍為想法制造出來的。
1931年,美國科學家受到果凍啟發,将矽凝膠用極限幹燥工藝脫取液體,換成砌體,填充它的網絡格式就形成了矽氣凝膠。
也正是因為他的一步步研究,才讓更多的科學家得到啟發,得以讓氣凝膠有了更多的用途。
氣凝膠是指通過溶膠凝膠法,用一定的幹燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級多孔固态材料。
如明膠、阿拉伯膠、矽膠、毛發、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質,即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。
氣凝膠有時被稱作為“固态煙”以及“凍住的煙”。真的看起來非常的脆弱,好像随手一捏就碎。但是你絕對想象不到它非常的堅固及耐溫,就算在低溫的環境下也能“脫穎而出”。
是的,沒錯!
氣凝膠的主要成分和玻璃一樣也是二氧化矽,但它有99.8%都是空氣密度,隻有玻璃的1‰(千分之一)。
也就是所謂的氣膠,其實就是将半固态膠體中的溶劑排幹,用空氣代替。但是絲毫不影響它的性能以及實力。
它可承受相當于自身質量幾千倍的壓力,在溫度達到1200攝氏度時才會融化。
此外它的導熱性和折射率也很低,絕緣能力比較好的玻璃纖維還要強39倍。它獨占多項世界紀錄,位居十大新材料之首,被譽為“可以改變世界的神奇材料”。
氣凝膠具有多種用途
你絕對想不到這麼一塊輕的固體,既然可以運用到航空領域方面。
例如俄羅斯的和平号空間站以及美國航天局的火星探路者都攜帶了這種材料制造的工具。
當然,不僅是在國外,在我國探索地外行星探測時發射的探測器,也用到了氣凝膠。
在中國航天科工三院306所,科研人員演示了氣凝膠材料,這種材料已經應用在數億公裡外繞火星飛行的天問一号探測器上,為其火星着陸起到了很好的保駕護航作用。
我國“天問一号”上一共應用了兩種氣凝膠材料,分别是用來“極熱”和“極寒”的。
“極熱”考驗出現在火星着陸階段,着陸發動機産生的熱量使周圍的溫度超過1000℃,隔熱組件能夠阻隔高溫,僅10mm左右的材料就能夠在整個着陸過程讓它身後的溫度保持在可接受的範圍。
“極寒”考驗出現在火星巡視階段,設計師在火星車的表面鋪設了大面積的氣凝膠闆,能夠确保火星車在-130℃的環境正常工作。
對于這款氣凝膠,研究人員還介紹到,其密度低到每立方厘米隻有15毫克,同等體積下,重量隻有鋼的1/500,鋁的1/180,水的1/60。
可想而知我國選取這種材料,是因為它在某一方面的性能優勢發展到了極緻,甚至能為“天問一号”保駕護航。
由于矽氣凝膠的低聲速特性,它還是一種理想的聲學延遲或高溫隔音材料。
看到這裡你是不是感到驚訝,因為從來沒有想過原來那麼輕的物體,既然作用那麼大。
所以對于不起眼的東西,可不要小瞧了。搞不好它的力量比我們要強得多,甚至用途廣泛。
作為新型的納米材料,氣凝膠已經在航空航天、海軍艦船、高鐵動車、新能源汽車、電力、石化、太陽能光熱、建築等領域。
還别說,在我們生活中也是非常常見的。因為納米氣凝膠具有優異的隔熱性能,可以用來制作禦寒用具、化妝品、牙膏、油墨、體育用品等多種方面。
總而言之,氣凝膠不僅是世界上最輕的固體,還具有很多特征。在之後,它将會有更多的“寶藏”等待我們去挖掘。
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