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比空气还轻的材料气凝胶,凭什么可以遮风挡雨?
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比空气还轻的材料气凝胶,凭什么可以遮风挡雨?

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  • 发布时间:2021-07-26
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【概要描述】气凝胶发明

说起气凝胶的发明历史,不得不说是一次偶然,确切的说是美国人基斯特勒在1931年受果冻的启发而发明出来的。 果冻大家肯定都不会陌生,但是估计很少人会思考一个问题:哎,既然果冻的成分都是水,那么它里面的水怎么不会流出来? 其实果冻是一种水凝胶,所谓凝胶就是指溶胶失去流动性后,变成的一种富含液体的半固态物质。 它的原理是这样的: 果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的,并且这种表面张力的大小,正好让水既无法挣脱又可以晃动,这样就会得到最终的成品果冻。 那如果把里面的液体抽出来,然后换成气体,会发生什么呢? 美国人基斯特勒就按照这个思路,经过无数次实验最终选择硅胶作为实验对象,利用超临界干燥法,去除了硅胶中的液体成分。 这个实验的高明之处在于,他先用酒精去替换水,再把酒精在超临界状态下转换成气体,然后再缓慢把酒精气体释放掉。此时由于没有液体引起的毛细管力作用,使得网格得以保持原来的结构。 从而成功地制成了世界上第一个真正意义上的气凝胶-二氧化硅气凝胶。 不得不说,这个方法确实巧妙!

中国气凝胶发展

再来看看中国这边的成就。 我国的气凝胶研究起步较晚,但发展速度却很快,并取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。 比如2013年由浙江大学科研人员利用碳纳米管和石墨烯,制备出了一种超轻气凝胶,取名为”碳海绵”,是目前世界最轻的材料。 在真空中,1立方厘米的碳海绵只重0.16毫克。而相同体积普通空气的重量是它的7倍左右,比同体积的氦气还要轻。 除了轻,它的吸收能力也很强! 现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而”碳海绵”的吸收量是250倍左右,最高可达900倍。 同时”碳海绵”具备高弹性,被压缩80%后仍可恢复原状。

气凝胶用处

那说了半天,气凝胶到底有啥用呢? 先总结下,气凝胶有三个优点:质量轻、隔热强、承受力大。 首先它的密度约为玻璃的千分之一,说它是世界最轻的材料一点也不夸张。其次气凝胶几乎能阻止热传递的所有途径,从而达到其他材料无法比拟的绝热效果,最后它可以承受相当于自身质量几千倍的压力。 可能你会说,这也没啥啊,”立柱顶千斤”的道理我还是懂的!但是如果了解过气凝胶的性质后,就会惊讶它的神奇! 正是由于气凝胶有这么多优点,所以被广泛用于各行各业。 比如在航空航天和国防军工领域,气凝胶可以作为飞机机舱的隔热层材料,也可作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆,以及复杂的高温蒸汽锅炉系统的高效隔热材料。 此次中国的”天问一号”火星探测器和”祝融号”火星车,采用的是气凝胶材料,而且用到了两种不同的材料,就是为了对抗火星”冰火两重天”的温度考验。 比如耐高温纳米气凝胶隔热组件用于,阻隔着陆发动机产生的高达1200℃的高温热流,保护着陆平台的正常功能。 而耐低温纳米气凝胶组件则用于”祝融号”火星车的表面,这样能够确保火星车在-130℃的环境正常工作。 同时“祝融号”还采用了铝蜂窝夹层、铝基碳化硅、复合纤维等多种新材料,它们能提升火星车的高耐磨性和稳定性。 并且它的基础零部件都实现了国产化,元器件国产化率也超过90%。

 

比空气还轻的材料气凝胶,凭什么可以遮风挡雨?

【概要描述】气凝胶发明

说起气凝胶的发明历史,不得不说是一次偶然,确切的说是美国人基斯特勒在1931年受果冻的启发而发明出来的。 果冻大家肯定都不会陌生,但是估计很少人会思考一个问题:哎,既然果冻的成分都是水,那么它里面的水怎么不会流出来? 其实果冻是一种水凝胶,所谓凝胶就是指溶胶失去流动性后,变成的一种富含液体的半固态物质。 它的原理是这样的: 果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的,并且这种表面张力的大小,正好让水既无法挣脱又可以晃动,这样就会得到最终的成品果冻。 那如果把里面的液体抽出来,然后换成气体,会发生什么呢? 美国人基斯特勒就按照这个思路,经过无数次实验最终选择硅胶作为实验对象,利用超临界干燥法,去除了硅胶中的液体成分。 这个实验的高明之处在于,他先用酒精去替换水,再把酒精在超临界状态下转换成气体,然后再缓慢把酒精气体释放掉。此时由于没有液体引起的毛细管力作用,使得网格得以保持原来的结构。 从而成功地制成了世界上第一个真正意义上的气凝胶-二氧化硅气凝胶。 不得不说,这个方法确实巧妙!

中国气凝胶发展

再来看看中国这边的成就。 我国的气凝胶研究起步较晚,但发展速度却很快,并取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。 比如2013年由浙江大学科研人员利用碳纳米管和石墨烯,制备出了一种超轻气凝胶,取名为”碳海绵”,是目前世界最轻的材料。 在真空中,1立方厘米的碳海绵只重0.16毫克。而相同体积普通空气的重量是它的7倍左右,比同体积的氦气还要轻。 除了轻,它的吸收能力也很强! 现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而”碳海绵”的吸收量是250倍左右,最高可达900倍。 同时”碳海绵”具备高弹性,被压缩80%后仍可恢复原状。

气凝胶用处

那说了半天,气凝胶到底有啥用呢? 先总结下,气凝胶有三个优点:质量轻、隔热强、承受力大。 首先它的密度约为玻璃的千分之一,说它是世界最轻的材料一点也不夸张。其次气凝胶几乎能阻止热传递的所有途径,从而达到其他材料无法比拟的绝热效果,最后它可以承受相当于自身质量几千倍的压力。 可能你会说,这也没啥啊,”立柱顶千斤”的道理我还是懂的!但是如果了解过气凝胶的性质后,就会惊讶它的神奇! 正是由于气凝胶有这么多优点,所以被广泛用于各行各业。 比如在航空航天和国防军工领域,气凝胶可以作为飞机机舱的隔热层材料,也可作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆,以及复杂的高温蒸汽锅炉系统的高效隔热材料。 此次中国的”天问一号”火星探测器和”祝融号”火星车,采用的是气凝胶材料,而且用到了两种不同的材料,就是为了对抗火星”冰火两重天”的温度考验。 比如耐高温纳米气凝胶隔热组件用于,阻隔着陆发动机产生的高达1200℃的高温热流,保护着陆平台的正常功能。 而耐低温纳米气凝胶组件则用于”祝融号”火星车的表面,这样能够确保火星车在-130℃的环境正常工作。 同时“祝融号”还采用了铝蜂窝夹层、铝基碳化硅、复合纤维等多种新材料,它们能提升火星车的高耐磨性和稳定性。 并且它的基础零部件都实现了国产化,元器件国产化率也超过90%。

 

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气凝胶发明

说起气凝胶的发明历史,不得不说是一次偶然,确切的说是美国人基斯特勒在1931年受果冻的启发而发明出来的。 果冻大家肯定都不会陌生,但是估计很少人会思考一个问题:哎,既然果冻的成分都是水,那么它里面的水怎么不会流出来? 其实果冻是一种水凝胶,所谓凝胶就是指溶胶失去流动性后,变成的一种富含液体的半固态物质。 它的原理是这样的: 果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的,并且这种表面张力的大小,正好让水既无法挣脱又可以晃动,这样就会得到最终的成品果冻。 那如果把里面的液体抽出来,然后换成气体,会发生什么呢? 美国人基斯特勒就按照这个思路,经过无数次实验最终选择硅胶作为实验对象,利用超临界干燥法,去除了硅胶中的液体成分。 这个实验的高明之处在于,他先用酒精去替换水,再把酒精在超临界状态下转换成气体,然后再缓慢把酒精气体释放掉。此时由于没有液体引起的毛细管力作用,使得网格得以保持原来的结构。 从而成功地制成了世界上第一个真正意义上的气凝胶-二氧化硅气凝胶。 不得不说,这个方法确实巧妙!

中国气凝胶发展

再来看看中国这边的成就。 我国的气凝胶研究起步较晚,但发展速度却很快,并取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。 比如2013年由浙江大学科研人员利用碳纳米管和石墨烯,制备出了一种超轻气凝胶,取名为”碳海绵”,是目前世界最轻的材料。 在真空中,1立方厘米的碳海绵只重0.16毫克。而相同体积普通空气的重量是它的7倍左右,比同体积的氦气还要轻。 除了轻,它的吸收能力也很强! 现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而”碳海绵”的吸收量是250倍左右,最高可达900倍。 同时”碳海绵”具备高弹性,被压缩80%后仍可恢复原状。

气凝胶用处

那说了半天,气凝胶到底有啥用呢? 先总结下,气凝胶有三个优点:质量轻、隔热强、承受力大。 首先它的密度约为玻璃的千分之一,说它是世界最轻的材料一点也不夸张。其次气凝胶几乎能阻止热传递的所有途径,从而达到其他材料无法比拟的绝热效果,最后它可以承受相当于自身质量几千倍的压力。 可能你会说,这也没啥啊,”立柱顶千斤”的道理我还是懂的!但是如果了解过气凝胶的性质后,就会惊讶它的神奇! 正是由于气凝胶有这么多优点,所以被广泛用于各行各业。 比如在航空航天和国防军工领域,气凝胶可以作为飞机机舱的隔热层材料,也可作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆,以及复杂的高温蒸汽锅炉系统的高效隔热材料。 此次中国的”天问一号”火星探测器和”祝融号”火星车,采用的是气凝胶材料,而且用到了两种不同的材料,就是为了对抗火星”冰火两重天”的温度考验。 比如耐高温纳米气凝胶隔热组件用于,阻隔着陆发动机产生的高达1200℃的高温热流,保护着陆平台的正常功能。 而耐低温纳米气凝胶组件则用于”祝融号”火星车的表面,这样能够确保火星车在-130℃的环境正常工作。 同时“祝融号”还采用了铝蜂窝夹层、铝基碳化硅、复合纤维等多种新材料,它们能提升火星车的高耐磨性和稳定性。 并且它的基础零部件都实现了国产化,元器件国产化率也超过90%。

 

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