世界上最輕的固體材料是什么材料？氣凝膠，又稱(chēng)為干凝膠。當(dāng)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中充滿(mǎn)的介質(zhì)是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱(chēng)為氣凝膠。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質(zhì)，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。下面就跟360常識(shí)網(wǎng)一起具體看看世界上最輕的固體材料等相關(guān)內(nèi)容。
世界上最輕的固體材料
氣凝膠定義
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(jiàn)的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國(guó)科學(xué)工作者Kistler在1931年因與其友打賭制得。氣凝膠的種類(lèi)很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。aerogel是個(gè)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(zhì)的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后，又可基本保持其形狀不變，且產(chǎn)物高孔隙率、低密度，則皆可以稱(chēng)之為氣凝膠。
因?yàn)槊芏葮O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(jié)的煙”或“藍(lán)煙”。由于里面的顆粒非常�。{米量級(jí)），所以可見(jiàn)光經(jīng)過(guò)它時(shí)散射較�。ㄈ鹄⑸洌拖耜�(yáng)光經(jīng)過(guò)空氣一樣。因此，它也和天空一樣看著發(fā)藍(lán)（如果里面沒(méi)有摻雜其它東西），如果對(duì)著光看有點(diǎn)發(fā)紅。（天空是藍(lán)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(dāng)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(huì)絲毫無(wú)損。氣凝膠在航天探測(cè)上也有多種用途，在俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”的探測(cè)器上都有用到這種材料。氣凝膠也在粒子物理實(shí)驗(yàn)中，使用來(lái)作為切連科夫效應(yīng)的探測(cè)器。位在高能加速器研究機(jī)構(gòu)B介子工廠(chǎng)的Belle實(shí)驗(yàn)探測(cè)器中一個(gè)稱(chēng)為氣凝膠切連科夫計(jì)數(shù)器(Aerogel Cherenkov Counter,ACC)的粒子鑒別器，就是一個(gè)最新的應(yīng)用實(shí)例。這個(gè)探測(cè)器利用的氣凝膠的介于液體與氣體之低折射系數(shù)特性，還有其高透光度與固態(tài)的性質(zhì)，優(yōu)于傳統(tǒng)使用低溫液體或是高壓空氣的作法。同時(shí)，其輕量的性質(zhì)也是優(yōu)點(diǎn)之一。
氣凝膠特性
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(guò)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(lèi)似加壓蒸煮器的儀器中干燥，并經(jīng)過(guò)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(shí)也被稱(chēng)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(cè)上有多種用途。俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器上，都用到了氣凝膠材料。
美國(guó)國(guó)家宇航局研制出的一種新型氣凝膠，由于密度只有每立方厘米3毫克，日前已經(jīng)作為“世界上密度最低的固體”正式入選《吉尼斯世界紀(jì)錄》。
這種氣凝膠呈半透明淡藍(lán)色，重量極輕，因此人們也把它稱(chēng)為“固態(tài)煙”。新型氣凝膠是由美國(guó)國(guó)家宇航局下屬的“噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”材料科學(xué)家史蒂芬·瓊斯博士研制的。它的主要成分和玻璃一樣也是二氧化硅，但因?yàn)樗?9.8%都是空氣，所以密度只有玻璃的千分之一。
氣凝膠貌似“弱不禁風(fēng)”，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用。它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達(dá)到1200攝氏度時(shí)才會(huì)熔化。此外它的導(dǎo)熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強(qiáng)39倍。由于具備這些特性，氣凝膠便成為航天探測(cè)中不可替代的材料，俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器都用它來(lái)進(jìn)行熱絕緣。
氣凝膠在航天中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，美國(guó)國(guó)家宇航局的“星塵”號(hào)飛船正帶著它在太空中執(zhí)行一項(xiàng)十分重要的使命———收集彗星微粒。科學(xué)家認(rèn)為，彗星微粒中包含著太陽(yáng)系中最原始、最古老的物質(zhì)，研究它可以幫助人類(lèi)更清楚地了解太陽(yáng)和行星的歷史。2006年，“星塵”號(hào)飛船將帶著人類(lèi)獲得的第一批彗星星塵樣品返回地球。
但收集彗星星塵并不是件容易的事，它的速度相當(dāng)于步槍子彈的6倍，盡管體積比沙粒還要小，可是當(dāng)它以如此高速接觸其它物質(zhì)時(shí)，自身的物理和化學(xué)組成都有可能發(fā)生改變，甚至完全被蒸發(fā)。如今科學(xué)家有了氣凝膠，這個(gè)問(wèn)題就變得很簡(jiǎn)單了。它就像一個(gè)極其柔軟的棒球手套，可以輕輕地消減彗星星塵的速度，使它在滑行一段相當(dāng)于自身長(zhǎng)度200倍的距離后慢慢停下來(lái)。在進(jìn)入“氣凝膠手套”后，星塵會(huì)留下一段胡蘿卜狀的軌跡，由于氣凝膠幾乎是透明的，科學(xué)家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒。
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(guò)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(lèi)似加壓蒸煮器的儀器中干燥，并經(jīng)過(guò)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(shí)也被稱(chēng)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(cè)上有多種用途。俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器上，都用到了氣凝膠材料。
美國(guó)國(guó)家宇航局研制出的一種新型氣凝膠，由于密度只有每立方厘米3毫克，日前已經(jīng)作為“世界上密度最低的固體”正式入選《吉尼斯世界紀(jì)錄》。
這種氣凝膠呈半透明淡藍(lán)色，重量極輕，因此人們也把它稱(chēng)為“固態(tài)煙”。新型氣凝膠是由美國(guó)國(guó)家宇航局下屬的“噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”材料科學(xué)家史蒂芬·瓊斯博士研制的。它的主要成分和玻璃一樣也是二氧化硅，但因?yàn)樗?9.8%都是空氣，所以密度只有玻璃的千分之一。
氣凝膠貌似“弱不禁風(fēng)”，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用。它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達(dá)到1200攝氏度時(shí)才會(huì)熔化。此外它的導(dǎo)熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強(qiáng)39倍。由于具備這些特性，氣凝膠便成為航天探測(cè)中不可替代的材料，俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器都用它來(lái)進(jìn)行熱絕緣。
氣凝膠在航天中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，美國(guó)國(guó)家宇航局的“星塵”號(hào)飛船正帶著它在太空中執(zhí)行一項(xiàng)十分重要的使命———收集彗星微粒。科學(xué)家認(rèn)為，彗星微粒中包含著太陽(yáng)系中最原始、最古老的物質(zhì)，研究它可以幫助人類(lèi)更清楚地了解太陽(yáng)和行星的歷史。2006年，“星塵”號(hào)飛船將帶著人類(lèi)獲得的第一批彗星星塵樣品返回地球。
但收集彗星星塵并不是件容易的事，它的速度相當(dāng)于步槍子彈的6倍，盡管體積比沙粒還要小，可是當(dāng)它以如此高速接觸其它物質(zhì)時(shí)，自身的物理和化學(xué)組成都有可能發(fā)生改變，甚至完全被蒸發(fā)。如今科學(xué)家有了氣凝膠，這個(gè)問(wèn)題就變得很簡(jiǎn)單了。它就像一個(gè)極其柔軟的棒球手套，可以輕輕地消減彗星星塵的速度，使它在滑行一段相當(dāng)于自身長(zhǎng)度200倍的距離后慢慢停下來(lái)。在進(jìn)入“氣凝膠手套”后，星塵會(huì)留下一段胡蘿卜狀的軌跡，由于氣凝膠幾乎是透明的，科學(xué)家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒。
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