氣凝膠是世界上密度最小的固體

　　世界上有很多微小的東西，那么世界上密度最小的固體又是什么呢?以下小編給大家整理了關于世界上密度最小的固體的資料，希望對你們有幫助。

　　氣凝膠是世界上密度最小的固體

　　氣凝膠，又稱為干凝膠。當凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網狀結構中充滿的介質是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱為氣凝膠。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。

　　氣凝膠是一種固體物質形態，世界上密度很小的固體之一。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。aerogel是個組合詞，此處aero是形容詞，表示飛行的，gel顯然是凝膠。字面意思是可以飛行的凝膠。任何物質的gel只要可以經干燥后除去內部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。

　　因為密度極低，目前最輕的氣凝膠僅有0.16毫克每立方厘米，比空氣密度略低，所以也被叫做“凍結的煙”或“藍煙”。由于里面的顆粒非常小(納米量級)，所以可見光經過它時散射較小(瑞利散射)，就像陽光經過空氣一樣。因此，它也和天空一樣看著發藍(如果里面沒有摻雜其它東西)，如果對著光看有點發紅。(天空是藍色的，而傍晚的天空是紅色的)。由于氣凝膠中一般80%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當20至30塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰也會絲毫無損。

　　氣凝膠在航天探測上也有多種用途，在俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”的探測器上都有用到這種材料。氣凝膠也在粒子物理實驗中，使用來作為切連科夫效應的探測器。位在高能加速器研究機構B介子工廠的Belle 實驗探測器中一個稱為氣凝膠切連科夫計數器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的粒子鑒別器，就是一個最新的應用實例。這個探測器利用的氣凝膠的介于液體與氣體之低折射系數特性，還有其高透光度與固態的性質，優于傳統使用低溫液體或是高壓空氣的作法。同時，其輕量的性質也是優點之一。

　　氣凝膠最初是由S.Kistler命名，由于他采用超臨界干燥方法成功制備了二氧化硅氣凝膠，故將氣凝膠定義為：濕凝膠經超臨界干燥所得到的材料，稱之為氣凝膠。在90年代中后期，隨著常壓干燥技術的出現和發展，90年代中后期普遍接受的氣凝膠的定義是：不論采用何種干燥方法，只要是將濕凝膠中的液體被氣體所取代，同時凝膠的網絡結構基本保留不變，這樣所得的材料都稱為氣凝膠。氣凝膠的結構特征是擁有高通透性的圓筒形多分枝納米多孔三位網絡結構，擁有極高孔洞率、極低的密度、高比表面積、超高孔體積率，其體密度在0.003-0.500 g/cm-3范圍內可調。(空氣的密度為0.00129 g/cm-3)。

　　氣凝膠的制備通常由溶膠凝膠過程和超臨界干燥處理構成。在溶膠凝膠過程中，通過控制溶液的水解和縮聚反應條件，在溶體內形成不同結構的納米團簇，團簇之間的相互粘連形成凝膠體，而在凝膠體的固態骨架周圍則充滿化學反應后剩余的液態試劑。為了防止凝膠干燥過程中微孔洞內的表面張力導致材料結構的破壞，采用超臨界干燥工藝處理，把凝膠置于壓力容器中加溫升壓，使凝膠內的液體發生相變成超臨界態的流體，氣液界面消失，表面張力不復存在，此時將這種超臨界流體從壓力容器中釋放，即可得到多孔、無序、具有納米量級連續網絡結構的低密度氣凝膠材料。

　　浙江大學高分子系高超教授的課題組制備出了一種超輕氣凝膠。它刷新了目前世界上最輕材料的紀錄，擁有高彈性和強吸油能力。這種被稱為“全碳氣凝膠”的固態材料密度為每立方厘米0.16毫克(拋出空氣密度)，僅是空氣密度的1/6。 專家介紹，氣凝膠是入選吉尼斯世界紀錄的最輕的一類物質，因其內部有很多孔隙，充斥著空氣，故而得名。

　　1931年，美國科學家用二氧化硅制得了最早的氣凝膠，外號 “凝固的煙”。2011年，美國 約8立方厘米的“碳海綿”(3張) HRL實驗室、加州大學歐文分校和加州理工學院合作制備了一種鎳構成的氣凝膠，密度為0.9毫克/立方厘米，創下了當時最輕材料的紀錄。把這種材料放在蒲公英花朵上，柔軟的絨毛幾乎沒有變形。 我國的石墨儲備非常豐富，占全世界的2/3。

　　科學研究人員一直在探索石墨高效利用的方法。“把石墨變成石墨烯(一種由碳原子構成的單層片狀結構)，其價值可以上升數千倍。”高超的課題組經過五六年的探索，制備出了一維的石墨烯纖維和二維的石墨烯薄膜。打算把石墨烯做成三維多孔材料來打破這美國科學家的紀錄。

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