氣凝膠
所屬分類：行業(yè)資訊點(diǎn)擊次數(shù)：2154 次發(fā)布日期：2020-12-15 09:19
氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，世界上密度最小的固體。密度為3千克每立方米。一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學(xué)工作者Kistler在1931年因與其友打賭制得。氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。
二氧化硅氣凝膠是目前已知的最輕的固體材料，在力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等諸方面顯示出獨(dú)特性質(zhì)，在航天、軍事、通訊、醫(yī)學(xué)、建材、電子、冶金等眾多領(lǐng)域有著廣泛而巨大的應(yīng)用前景，被稱為“改變世界的神奇材料”。二氧化硅氣凝膠是迄今為止保溫性能最好的材料，其孔徑尺寸低于常壓下空氣分子平均自由程，因此在氣凝膠空隙中空氣分子近似靜止，從而避免了空氣的對流傳熱，而氣凝膠極低的體積密度及納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的彎曲路徑也阻止了氣態(tài)和固態(tài)熱傳導(dǎo)，趨于“無窮多”的空隙壁可以使熱輻射降至最低。這三方面共同作用，幾乎阻斷了熱傳遞的所有途徑，使氣凝膠達(dá)到其他材料無法比擬的絕熱效果，甚至遠(yuǎn)低于常溫下靜態(tài)空氣0.025W/m.K的導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到0.013W/m.K以下。
凝膠面料的成功研制，使得原先用于宇航領(lǐng)域的先進(jìn)材料有了更大的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，已經(jīng)有科技能將氣凝膠面料成功應(yīng)用在了復(fù)合面料、成衣、帳篷、睡袋、隔熱墊、鞋墊等民用產(chǎn)品領(lǐng)域，打開了氣凝膠材料更為廣闊的應(yīng)用前景。
氣凝膠，作為世界最輕的固體，已入選吉尼斯世界紀(jì)錄。這種新材料密度僅為3.55千克每立方米，僅為空氣密度的2.75倍；干燥的松木密度（500千克每立方米）是它的140倍。這種物質(zhì)看上去像凝固的煙，但它的成分與玻璃相似。由于它的密度極小，用于航空航天方面非常合適。美宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室瓊斯博士研制出的新型氣凝膠，主要由純二氧化硅等組成。在制作過程中，液態(tài)硅化合物首先與能快速蒸發(fā)的液體溶劑混合，形成凝膠，然后將凝膠放在一種類似加壓蒸煮器的儀器中干燥，并經(jīng)過加熱和降壓，形成多孔海綿狀結(jié)構(gòu)。瓊斯博士最終獲得的氣凝膠中空氣比例占到了99.8%。
氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時也被稱為“固態(tài)煙”或“凍住的煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400攝氏度的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測上有多種用途。俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”探測器上，都用到了氣凝膠材料。
氣凝膠在應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，在“863”高技術(shù)強(qiáng)激光研究方面，在作為隔熱材料方面，在儲能器件方面，制作火星探險宇航服，防彈不怕被炸，可處理生態(tài)災(zāi)難，網(wǎng)球拍擊球能力更強(qiáng)等領(lǐng)域都能應(yīng)用。
