扛得住1400度的高溫,，氣凝膠是什么黑科技,？

機(jī)極級(jí)技

如果要問(wèn)世界上最輕的東西是什么,？很多小伙伴也許會(huì)說(shuō)最輕的是棉花,，一片羽毛或是蒲公英等等。

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在國(guó)際頂級(jí)權(quán)威學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)》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?yàn)槠洫?dú)占多項(xiàng)世界紀(jì)錄，位居十大新材料之首,。

這種材料只比等量空氣的重量要重一點(diǎn)點(diǎn)，但是卻能抵抗1400攝氏度的高溫,，這比大多數(shù)金屬熔點(diǎn)都要高,，全世界的科學(xué)家都為它的這些獨(dú)特性能所吸引，它的名字就是氣凝膠,。

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一定濃度的高分子溶液或溶膠在特定的條件下,，粘度就會(huì)逐漸增加，最后會(huì)失去液態(tài)的流動(dòng)性,，整個(gè)形態(tài)就會(huì)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(shí)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(huì)變成另一種凝膠,，這就是氣凝膠,。

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: S" D6 Y5 _  P/ _5 ]; N氣凝膠的特點(diǎn)

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(jì)錄，因其顏色呈現(xiàn)出淡藍(lán)色,，因此也被稱為“藍(lán)煙”,，也有人將其稱為“固體空氣”。

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在陽(yáng)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(huì)比空氣還低,。

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(lái)脆弱不堪,，但其實(shí)非常的堅(jiān)固牢靠,，氣凝膠可以承受超過(guò)自身重量1000倍的壓力。

氣凝膠具有納米級(jí)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(dǎo)率最低的固體材料，因此氣凝膠也被用作設(shè)備的隔熱,。

! y" @$ w) _& b9 G# @9 H. o7 e& H. q氣凝膠發(fā)展
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雖然說(shuō)氣凝膠是新型材料,，但是早在1931年美國(guó)科學(xué)家就用二氧化硅首先制造出了氣凝膠。

在20世紀(jì)40年代,，氣凝膠開始得到應(yīng)用,，有美國(guó)公司將氣凝膠用作一些牙膏和化妝品的添加劑。

由于當(dāng)時(shí)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(duì)來(lái)說(shuō)就是停止不前的，以至于人們都忘記了這種材料,。

20世紀(jì)70年代,，法國(guó)人實(shí)驗(yàn)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(guó)家也加快了氣凝膠的研發(fā),，氣凝膠也迎來(lái)了快速發(fā)展。

到了21世紀(jì)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(shí)驗(yàn)室走出來(lái)變成各種高科技產(chǎn)品。

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! s$ k& P5 {" n4 @5 F$ b氣凝膠的制造過(guò)程
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氣凝膠不但擁有獨(dú)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(lái)就像全息攝影作品一樣,，非常的漂亮。

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配料

來(lái)看看氣凝膠是怎么樣從各種化學(xué)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(shí)驗(yàn)室制造的氣凝膠,，工業(yè)生產(chǎn)跟這個(gè)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(tái)能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的設(shè)備上，磁場(chǎng)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(shí)一場(chǎng)化學(xué)反應(yīng)就將發(fā)生,，這些混合物會(huì)形成凝膠,。

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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(zhǎng)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(shí)間,。

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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(fù)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(guò)超臨界干燥流程,，這一步會(huì)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(guò)螺桿封閉容器,，以抵御超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓100倍的壓強(qiáng)，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(huì)替換掉溶膠空隙中的甲醛,，然后對(duì)溶膠進(jìn)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(guò)程重最關(guān)鍵的步驟。

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超臨界的二氧化碳從中擴(kuò)散出來(lái),，而且不會(huì)導(dǎo)致溶膠的固態(tài)框架崩塌,，這一過(guò)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。

; L. g* o# R! r3 w# O氣凝膠的應(yīng)用
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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(rèn)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(dāng)把它加入到其它金屬,，紡織等傳統(tǒng)材料中時(shí)，傳統(tǒng)材料就會(huì)被全面加強(qiáng),，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。

氣凝膠的諸多優(yōu)點(diǎn)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(fù)原狀,，這種多孔的結(jié)構(gòu)讓它的吸附性能極強(qiáng)，用氣凝膠可以吸附水中的雜質(zhì)和油污,，甚至有科學(xué)家還用它來(lái)吸附水中的鉛和水銀,，是理想的吸附材料。

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圖片來(lái)源：pixabay

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氣凝膠還能成為理想的隔熱和消聲材料,，應(yīng)用到飛機(jī)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(shí)速度還會(huì)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(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)隔絕高溫，以保護(hù)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(yùn)輸材料等等。

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擁有既輕便又堅(jiān)固的特殊材料,，一直都是人類的追求,，新型氣凝膠未來(lái)將走進(jìn)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(lái)將在各個(gè)行業(yè)中起到引領(lǐng)行業(yè)變革的巨大作用,，成為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的催化劑。

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