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標題: 扛得住1400度的高溫,，氣凝膠是什么黑科技,？ [打印本頁]
作者: 機極級技 時間: 2022-11-16 15:05
標題: 扛得住1400度的高溫,，氣凝膠是什么黑科技,？
如果要問世界上最輕的東西是什么,？很多小伙伴也許會說最輕的是棉花,，一片羽毛或是蒲公英等等。
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在國際頂級權(quán)威學術(shù)雜志《科學》第250期中,，列出了可以改變世界的十種新材料,，而在這些新材料中有一種材料因為其獨占多項世界紀錄，位居十大新材料之首,。
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這種材料只比等量空氣的重量要重一點點,，但是卻能抵抗1400攝氏度的高溫，這比大多數(shù)金屬熔點都要高,，全世界的科學家都為它的這些獨特性能所吸引,，它的名字就是氣凝膠。
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8 r& C0 {/ |; f% U, _! o7 @一定濃度的高分子溶液或溶膠在特定的條件下,，粘度就會逐漸增加,，最后會失去液態(tài)的流動性，整個形態(tài)就會變成一種外觀均勻,，并保持一定形態(tài)的彈性半固體,，而這種彈性半固體就被稱為凝膠。
像我們小時候都喜歡吃的果凍就是常見的一種凝膠,，這種凝膠是依靠水和其它液態(tài)充滿內(nèi)部后形成的,，而在凝膠中充滿氣體就會變成另一種凝膠，這就是氣凝膠,。
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, L9 ^' W7 }6 k$ a, O- D6 ?' ^氣凝膠的特點氣凝膠是世界上最輕的固體材料,，這也被列入了基尼斯世界紀錄，因其顏色呈現(xiàn)出淡藍色,，因此也被稱為“藍煙”,，也有人將其稱為“固體空氣”。
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在陽光的照射下氣凝膠幾乎透明,，重量也非常的輕,，氣凝膠內(nèi)部99.8%的是空氣，而密度只有同樣原材料是二氧化硅玻璃的千分之一,，這些很輕的氣凝膠只要一抽掉空氣密度甚至就會比空氣還低,。
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氣凝膠是一種內(nèi)部有很多空隙的固態(tài)物質(zhì)，里面充滿了空氣,，把它拿在手上看上去就像凝固的煙,，非常輕盈，這種材料看起來脆弱不堪,，但其實非常的堅固牢靠,，氣凝膠可以承受超過自身重量1000倍的壓力,。
氣凝膠具有納米級的孔隙，這使得不管是冷空氣還是熱空氣都很難穿透它們,，是目前熱導率最低的固體材料,，因此氣凝膠也被用作設(shè)備的隔熱。
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y2 Y9 g2 c* `氣凝膠發(fā)展* s+ L$ Z* L& z
雖然說氣凝膠是新型材料,，但是早在1931年美國科學家就用二氧化硅首先制造出了氣凝膠,。
在20世紀40年代，氣凝膠開始得到應(yīng)用,，有美國公司將氣凝膠用作一些牙膏和化妝品的添加劑,。
由于當時受到技術(shù)和設(shè)備的限制，制備氣凝膠非常的困難,，所以在隨后的幾十年里氣凝膠的發(fā)展相對來說就是停止不前的,，以至于人們都忘記了這種材料。
20世紀70年代,，法國人實驗出了氣凝膠的快速制備方法,，并且在航空航天領(lǐng)域使用，從此很多國家也加快了氣凝膠的研發(fā),，氣凝膠也迎來了快速發(fā)展,。
到了21世紀隨著氣凝膠制備技術(shù)的成熟，氣凝膠開始慢慢的產(chǎn)業(yè)化,，從實驗室走出來變成各種高科技產(chǎn)品,。
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氣凝膠的制造過程0 P" `' R8 y' B8 o$ I
氣凝膠不但擁有獨特的性能，也是最漂亮的材料之一,，有特定形狀的氣凝膠看起來就像全息攝影作品一樣,，非常的漂亮。
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配料
來看看氣凝膠是怎么樣從各種化學液體,，變成這種神奇的固體材料的,，制造氣凝膠需要的四種原料是，硅酸甲脂,，甲醇,，濃氨水以及水。（實驗室制造的氣凝膠,，工業(yè)生產(chǎn)跟這個還是有區(qū)別的）
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將一定量的硅酸甲脂和甲醇倒入底部含有攪拌珠的燒杯中,，再將燒杯移到一臺能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的設(shè)備上，磁場能讓攪拌珠旋轉(zhuǎn)將燒杯中的兩種材料攪拌均勻,，然后將這種混合物倒入裝有水,，氫氧化銨和甲醇的更大燒杯中，此時一場化學反應(yīng)就將發(fā)生，這些混合物會形成凝膠,。
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8 M) i5 k9 a0 H5 v入模凝固
但在凝膠形成之前還有做好模具,，將混合物液體倒入長方形格柵模具中,，讓其形成凝膠,，為防止凝膠在形成中混入其它物質(zhì)，就需要在幾分鐘內(nèi)讓化合物迅速凝結(jié),，但要變得牢固則需要一天的時間,。
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1 C% U% ?6 C" R8 G; P凈化雜質(zhì)
凝膠的孔隙小到肉眼看不到,，為了清理凝膠空隙中的雜質(zhì),，就要反復將凝膠浸入甲醛中讓甲醛滲入到凝膠空隙中清理掉雜質(zhì),，甲醛在侵泡幾天后凝膠就凈化完成，之后這些凝膠要經(jīng)過超臨界干燥流程,，這一步會將凝膠變成氣凝膠,。
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注入二氧化碳
將凝膠放入到高壓容器中，通過螺桿封閉容器,，以抵御超過標準大氣壓100倍的壓強,，將輸送液態(tài)二氧化碳的軟管與高壓容器相連，二氧化碳會替換掉溶膠空隙中的甲醛,，然后對溶膠進行加熱和施壓,，直到溶膠內(nèi)部的二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，也就是半液態(tài)和半氣態(tài),，這一步是氣凝膠制造過程重最關(guān)鍵的步驟,。
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7 J& ?* X) @: e* o8 [/ I7 k( u超臨界的二氧化碳從中擴散出來，而且不會導致溶膠的固態(tài)框架崩塌,，這一過程將凝膠變成了被空氣占據(jù)了大部分空間的透明固體,，這樣氣凝膠就制造完成了。
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氣凝膠的應(yīng)用
$ o4 n" K6 U9 I! E8 N% S8 E: E: W氣凝膠被稱為可以改變世界的十大型材料之一,，而這種神奇的型材料之所以被認為可以改變世界的原因是,，氣凝膠就如同一種神奇的魔法材料，除了氣凝膠本身具有的特殊性能外,，當把它加入到其它金屬,，紡織等傳統(tǒng)材料中時，傳統(tǒng)材料就會被全面加強,，從而成為各種高精尖科技的基礎(chǔ),，讓那些傳統(tǒng)材料瞬間就變成可以改變行業(yè)的新材料。
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氣凝膠的諸多優(yōu)點也讓它在很多領(lǐng)域都成為理想的材料,，氣凝膠在被壓縮后仍可恢復原狀,，這種多孔的結(jié)構(gòu)讓它的吸附性能極強，用氣凝膠可以吸附水中的雜質(zhì)和油污，甚至有科學家還用它來吸附水中的鉛和水銀,，是理想的吸附材料,。
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圖片來源：pixabay
! P }# V& i' K" }+ p氣凝膠還能成為理想的隔熱和消聲材料，應(yīng)用到飛機潛艇上不但隔熱消聲效果極佳,，還能有效減輕自身重量,，節(jié)省燃料的同時速度還會更快。
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利用氣凝膠這種絕熱材料制造的消防員防火服,，能夠在相當長的時間內(nèi)隔絕高溫,，以保護消防員的安全，除此之外氣凝膠還可以用于宇航服,，抗寒服,，日常生活中所使用的網(wǎng)球拍等體育用品，工業(yè)以及建筑中的隔熱材料,，車輛等交通運輸材料等等,。
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9 z! b, j; k- n擁有既輕便又堅固的特殊材料，一直都是人類的追求,，新型氣凝膠未來將走進我們生活中的衣食住行,，隨著氣凝膠產(chǎn)業(yè)化步伐的加快，未來將在各個行業(yè)中起到引領(lǐng)行業(yè)變革的巨大作用,，成為促進產(chǎn)業(yè)升級的催化劑,。
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作者: 攻城獅老李 時間: 2022-11-16 16:33
好材料
作者: 大陸架 時間: 2022-11-16 18:00
好東西
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