扛得住1400度的高溫,，氣凝膠是什么黑科技,？

機(jī)極級技

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。

在國際頂級權(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為其獨占多項世界紀(jì)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(xué)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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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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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(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(dǎo)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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氣凝膠發(fā)展
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雖然說氣凝膠是新型材料,，但是早在1931年美國科學(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(jì)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(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

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(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,。（實驗室制造的氣凝膠,，工業(yè)生產(chǎn)跟這個還是有區(qū)別的）

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(xué)反應(yīng)就將發(fā)生,，這些混合物會形成凝膠,。

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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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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(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，二氧化碳會替換掉溶膠空隙中的甲醛,，然后對溶膠進(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，而且不會導(dǎo)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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- C1 K8 g  N# @8 q5 j% w* M0 w; h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，傳統(tǒng)材料就會被全面加強(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

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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(dāng)長的時間內(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(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(jìn)產(chǎn)業(yè)升級的催化劑。

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