“气凝胶”是一个宽泛的术语，用来描述自20世纪60年代以来被用于太空旅行的一组非同寻常的材料，但现在正在广泛应用于各个行业。亚博网站下载“气凝胶”并不是一种特定的矿物或具有特定化学公式的材料——相反，这个术语被用来包括具有特定几何结构的所有材料。亚博网站下载这种结构是一种极为多孔的固体泡沫，在几纳米的分支结构之间具有高度的连通性。
虽然从技术上讲，气凝胶是一种泡沫，但它可以有许多不同的形状和形式。大部分气凝胶由二氧化硅组成，但碳、氧化铁、有机聚合物、半导体纳米结构、金和铜也可以形成气凝胶。然而，在气凝胶结构中，只有很少的固体材料，高达99.8%的结构中除了空气什么都没有。这种独特的组成使气凝胶看起来像幽灵;因此，它经常被称为“冷冻烟”。
.jpg)
虽然这看起来像全息图，但这是一团气凝胶的照片，摸起来像聚苯乙烯泡沫塑料。图片提供:美国宇航局
气凝胶的化学和物理性质
气凝胶的最知名和最有用的物理性质之一是其令人难以置信的亮度 - 它通常具有0.0011至0.5克厘米之间的密度-3，典型平均值约为0.020克厘米-3．这意味着气凝胶通常比空气重15倍，并且已经产生的密度仅为空气的3倍。它是如此之光，即如果米开朗基罗的大卫从气凝胶中建造，它将重量与一袋糖相同！多年来，Airgel在世界纪录的吉尼斯书籍中作为“坚固的密度”，在最近被金属微摩擦和飞行物接受。
然而，这远没有使气凝胶变得多余，因为它还有另外14项世界纪录，包括“最佳绝缘体”。下面列出了气凝胶更可取的特性，其中一些特性也是人类最熟悉的。
- 低平均扩散自由程
- 高比表面积（用于非粉末材料）
- 低导热系数
- 低声音的速度
- 低折射率
- 低介电常数
.jpg)
气凝胶极低的导热性在这里得到了巧妙的展示，因为这些蜡笔直接放在强烈的火焰上，而没有融化，因为有保护性的气凝胶。图片提供:美国宇航局
Airgel如何创建？
一般而言，通过在高温环境中干燥凝胶来产生气凝胶。首先，在溶液中产生凝胶，然后通过超临界干燥除去液体组分，以缓慢地除去液体以保持结构形状。然后将该液体组分由空气替换。Airgel首次于1931年由Samuel Stephens Kistler创建，碳Aerogels于20世纪80年代介绍。
气凝胶:地球上最轻的电子防护罩
气凝胶的应用
由于气凝胶具有如此多样的化学和物理性质，因此它也有广泛的应用也就不足为奇了。自20世纪60年代以来，气凝胶一直被用作美国宇航局宇航员宇航服的绝缘材料，尽管它看起来稀疏，但它非常坚固，可以很容易地在起飞条件下存活。
在21世纪早期圣在20世纪，气凝胶被美国宇航局用于一个非常特殊的角色——捕获太空尘埃。气凝胶正在与“星尘”任务一起使用，该任务旨在首次从月球以外的太空带回粒子。yabo214这些尘埃主要来自“怀尔德2”彗星。气凝胶被用来捕获彗星尘埃，因为它能够捕获小颗粒而不改变它们的物理性质。yabo214当微粒与气凝胶相遇时，它的速度将达到步枪子弹的6倍，这意味着大多数物质无法在不加热的情况下减慢尘埃的速度，从而发生改变。然而，有了气凝胶，尘埃会将自己埋入多孔材料中，并在失去动量时逐渐停止。
了解有关Aerogels如何与光伏应用中的石墨烯结合使用的更多信息
气凝胶已开始成为绝缘行业的必备材料，并已在型腔注射墙体保温隔热板中使用了数年。最近，以气凝胶为基础的石膏被用于瑞士的历史建筑隔热。EMPA(瑞士联邦材料科学与技术实验室)实验室与制造公司Fixit AG合作开发了亚博网站下载一种基于亚博老虎机网登录气凝胶的渲染(绝缘材料)，他们认为这种材料将提供两倍于普通渲染的绝缘。以这种方式使用气凝胶是非常节能和环保的，因为它将大大减少在取暖中使用化石燃料。
最近公布的关于气凝胶易碎性的改进意味着一个全新的应用领域在未来可能被打开，从服装到隔热。
.jpg)
不要从封面来判断一本书的好坏:尽管这一小块气凝胶看起来非常轻，像幽灵一样，但它可以很容易地支撑起一块标准的房子砖。图片提供:美国宇航局
参考资料及进一步阅读