气凝胶【杂志补充】

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气凝胶

美国宇航局科学家研制出的一种气凝胶，作为世界最轻的固体，近日正式入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度仅为每立方厘米3毫克（每升3克），是玻璃的千分之一。   美宇航局喷气推进实验室发布的新闻公报说，该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶，主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了99.8％。   气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”。这种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上，都用到了气凝胶材料。   新入选吉尼斯世界纪录的气凝胶材料，特性比以往有所改进。此前，世界最轻固体的纪录由另一种气凝胶保持，它的密度为每立方厘米5毫克。 气凝胶：固体也能轻如烟 最轻的固体：气凝胶 　　美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于密度只有每立方厘米3毫克，日前已经作为“世界上密度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。 　　这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称为“固态烟”。 　　新型气凝胶是由美国国家宇航局下属的“喷气推进实验室”材料科学家史蒂芬·琼斯博士研制的。它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99.8％都是空气，所以密度只有玻璃的千分之一。 　　别看这种气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。 　　气凝胶在航天中的应用远不止这些，美国国家宇航局的“星尘”号飞船正带着它在太空中执行一项十分重要的使命———收集彗星微粒。科学家认为，彗星微粒中包含着太阳系中最原始、最古老的物质，研究它可以帮助人类更清楚地了解太阳和行星的历史。2006年，“星尘”号飞船将带着人类获得的第一批彗星星尘样品返回地球。 　　但收集彗星星尘并不是件容易的事，它的速度相当于**子弹的6倍，尽管体积比沙粒还要小，可是当它以如此高速接触其它物质时，自身的物理和化学组成都有可能发生改变，甚至完全被蒸发。如今科学家有了气凝胶，这个问题就变得很简单了。它就像一个极其柔软的棒球手套，可以轻轻地消减彗星星尘的速度，使它在滑行一段相当于自身长度200倍的距离后慢慢停下来。在进入“气凝胶手套”后，星尘会留下一段胡萝卜状的轨迹，由于气凝胶几乎是透明的，科学家可以按照轨迹轻松地找到这些微粒。 化学家打赌时发明气凝胶 　　气凝胶俗称“冷冻烟雾”，将硅胶中的水提取出来，然后用诸如二氧化碳之类的气体取代水的方法制成的。得到的这种物质有很好的隔热能力，还能吸收象原油一样的污染物。它由一位美国化学家于1931年在打赌时发明出来，但早期的气凝胶非常易碎和昂贵，所以主要在实验室里使用。直到10年前美国宇航局开始对这种物质感兴趣，并让其发挥更为实际的用途，这种材料终于走出了实验室。 　　1999年，美国宇航局给其“星尘”(Stardust)号探测器装备了一种塞满气凝胶的棒球手套，用于捕捉彗星尾部的尘埃。去年，该探测器满载尘埃样本返回地球。2002年，美国宇航局创立的阿斯彭气凝胶(Aspen Aerogel)公司生产了一种更坚固、更柔韧的气凝胶。现在它正用来为人类首次登陆火星时所穿的太空服研制一种保温隔热衬里，派宇航员登陆火星预定于2018年进行。该公司的一位资深科学家马克·克拉耶夫斯基认为，一层18毫米的气凝胶将足以保护宇航员抵御零下130度的低温。他说：“它是我们所见过的最棒的绝热材料。” 　　除此之外，现在还在用气凝胶作未来的防弹住宅和军用车辆装甲的测试。在实验室中，一个涂有6毫米气凝胶的金属板在炸药爆炸中几乎毫发无损。它还有环保的优点。气凝胶被科学家们描述为“终极海绵”，其表面的数百万小孔使其成为在水中吸附污染物的理想材料。卡纳茨迪斯已经研制出一种新型气凝胶，用于除去水中的铅和水银。其它形式的气凝胶可吸附溢出的油。他乐观地认为，可以用它来处理一些环境灾祸，象发生在1996年的Sea Empress号溢油事故，当时，72000吨原油倾泻在英国彭布鲁克郡米尔福德港口沿岸。 气凝胶正走进日常生活 　　气凝胶也正走进我们的日常生活。运动器材公司邓禄普(Dunlop)已经研制出一系列用气凝胶加固的壁球和网球球拍，据说这种球拍能释放更大的力量。今年初，英国诺丁汉66岁的鲍勃·斯托克尔拥有了一套用气凝胶隔热的房子，他也因此成为拥有这种房子的第一位英国人。他说：“保温效果大大改善了。我把自动调温器调低了5度。这真是一个不可思议的变化。” 　　登山者也开始从气凝胶中受益。去年，一位英国登山者安妮·帕曼特尔穿上带气凝胶鞋垫的靴子爬上珠穆朗玛峰，就连睡袋也加有这种材料。她说：“我唯一的问题就是我的脚太热，这对一名登山者来说是一个大难题。” 　　不过，它还没能征服时尚界。Hugo Boss公司推出了一系列用这种材料制成的冬季夹克，但在消费者纷纷抱怨这种衣服太热之后不得不下架。 　　尽管气凝胶属于一种固体，但这种物质99%是由气体构成，这使得它外观看起来像云一样。科学家们表示，因为它有数百万小孔和皱摺，所以如果把1立方厘米的气凝胶拆开，它会填满一个有足球场那么大的地方。它的小孔不仅能像一块海绵一样吸附污染物，还能充当气穴。研究人员认为，一些形式的由铂金制成的气凝胶能用于加速氢的产生。这样的话，气凝胶就能用来生产以氢为基础的燃料。

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yicd.net　　发布：2007-10-27 12:26:33　　来源：常德网　>> 进入城市社区


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“星尘号”上用来收集尘埃的气凝胶能经受1公斤炸药的爆炸威力 能隔离1300摄氏度以上高温
21世纪有一种神奇的材料，它能够保护你的家园免于炸弹袭击、去除油井溢油所产生的污染，甚至能帮助人类飞向火星。这种材料就是气凝胶，它被认为是世界上最轻的固体，可以经受住1公斤炸药的爆炸威力，让你远离1300摄氏度以上喷灯的高温。如今，科学家正在加紧开发这种材料的新用途。从下一代网球拍到火星探索宇航员的超级隔热太空服的制造，这种材料都将大显身手。
气凝胶有一个昵称叫做“冷冻烟雾”，它呈现半透明淡蓝色。将硅胶中的水提取出来，再利用诸如二氧化碳之类的气体取代水的方法就可以制成气凝胶了。事实证明，这种材料有很好的隔热能力，还能吸收像原油一样的污染物。
美国西北大学的化学教授梅科瑞·卡纳兹蒂斯说：“气凝胶是一种了不起的材料。它拥有人类已知产品的最小密度，但用途却很多。我可以看到气凝胶现在正得到广泛应用，从过滤污水到隔热，甚至连珠宝行业也用得着它。”
1931年，一位美国化学家在打赌时发明了气凝胶，但当时的气凝胶很容易破碎，制作成本也很高。直到10年前，美国宇航局开始对这种材料感兴趣，并将它投入许多实际的应用中去。
1999年，美国宇航局为“星尘”号航天探测器装备了一种塞满气凝胶的棒球手套，他们用这种手套来捕捉彗星尾部的尘埃。去年，“星尘”号航天探测器带着大量彗星尾部的尘埃样本返回了地球。
2018年，当美国宇航局首次派宇航员登陆火星的时候，用气凝胶做隔热层制成的宇航服将会派上用场。
气凝胶还具有环保特点，被科学家描述为“终极海绵”，由于表面有数百万个小孔，它成为在水中吸附污染物的最理想材料。
“冷冻烟雾”已入选吉尼斯
作为世界上最轻的固体，气凝胶已经正式被列入吉尼斯世界纪录。这种材料的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但它的密度仅为每立方厘米3毫克(每升3克)，是玻璃的千分之一。
尽管气凝胶被归为固体类，但它99%的组成成分是气体，这使得气凝胶呈云雾状。科学家表示，由于有数百万气孔和皱褶，一旦把1立方厘米的气凝胶拆开，它会填满一个有足球场那么大的地方。气凝胶中纳米大小的气孔不仅可以像海绵一样收集各种污染物质，还可以充当气穴。
气凝胶也已经在日常生活中被大量应用了。美国邓禄普运动设备公司就已经研发出一系列由气凝胶加固的壁球和网球球拍，这些球拍发球的力度被认为比普通球拍更为强大。
今年上半年，66岁的英国诺丁汉人鲍勃拥有了一套用气凝胶隔热的房子，他也因此成为拥有这种房子的第一位英国人。房子的保温效果大大改善。
登山者也开始从中获益。去年，英国登山者安妮·帕曼特尔就穿着有气凝胶鞋垫的登山靴登上了珠穆朗玛峰。

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