近期,朋友圈不是在下雪,就是在求下雪
身處一個完全不下雪還冷的不要不要的成都
不知道穿了多少
都抵禦不了這種「魔法傷害」
說起防寒保暖,
最厲害還是素湃公司研發的
藍奇熱宇航氣凝膠抗寒服
這款外套僅有3mm厚,
但卻與40mm的鴨絨外套保溫效果差不多。
可以說是非常的厲害厲害厲害了!
這款外套的防寒主力其實是
Aerogel,(中文:氣凝膠)
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。
1931年,Kistler用氣體取代了凝膠中液體成分的位置,同時保持凝膠的間壁不發生塌縮,製備了世界上第一塊氣凝膠。
結構&製備
氣凝膠微觀上呈鏈狀或串珠狀結構,直徑一般在十幾納米以下。以SiO2氣凝膠為例,通常其孔徑分布較窄,主要是開放與聯通的介孔,普通SiO2氣凝膠的孔結構呈無序狀態。
氣凝膠的製備通常由溶膠-凝膠過程和超臨界乾燥工藝構成。前者主要是獲得具有一定空間網絡結構的含有少量催化劑的醇凝膠;後者則是去掉醇凝膠網絡骨架中的溶劑,得到氣凝膠材料。
目前研究最多的無機氣凝膠是矽氣凝膠。在溶膠-凝膠過程中通過矽源物質的水解和縮聚,獲得具有三維網絡結構的SiO2凝膠。
目前研究最多的有機氣凝膠是間苯二酚-甲醛(RF)氣凝膠。
把凝膠置於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。
特性&應用
氣凝膠材料獨特的三維網狀多孔結構使其表現出了高孔隙率、高比表面積、低密度、低熱導率等優良性能。表1以常見的幾種氣凝膠為例,列出了其基本性能參數。
氣凝膠因其半透明的色彩以及超輕重量,有時也被稱為「固態煙」或「凍住的煙」。氣凝膠貌似「弱不禁風」,其實非常堅固耐用。它可以承受相當於自身質量幾千倍的壓力。
有效降低了材料的固相熱傳導,孔徑主要分布在介孔範圍內(2~50nm),有效抑制了氣相傳熱,而遮光劑的引入可起到很好的反射、吸收和再散射作用,進一步降低氣凝膠的輻射熱傳導,從而使得氣凝膠材料具備極低的熱導率,是一種優質的高效隔熱材料。
也正是因為有著這樣驚人的超凡性能,使其更是成為了在航天探測中,不可替代與多用途的材料,如美國1996年「火星探路者」探測器,2003年的「勇氣號」和「機遇號」火星巡遊車,都用此材料用作保溫、隔熱、絕緣等使用。與此同時,如太空梭、飛彈等超音速飛行器氣動加熱嚴重,用氣凝膠隔熱罩對大功率發熱部件進行隔熱,如美國海軍空戰中心利用aerogel氣凝膠,用於吸收旋翼飛機,與固定翼飛機的紅外輻射。
在我們日常生活中,由於aerogel氣凝膠非常好的隔熱性且透明,使得它還被廣泛應用於軍工、石化、電力、冶金、建築等眾多領域,用作傳統保溫材料的革命性替代產品。用於玻璃幕牆的保溫隔熱處理,或與毛氈材質等一起,被製成氣凝膠絕熱、隔音氈,用做家裝時的隔熱與隔音處理時使用,且用作隔音使用時,更可高於傳統材料30%(傳統材料隔音效果只有50%,氣凝膠則高達80%)。
未來方向
氣凝膠是一種結構特殊的納米材料,具有許多特殊的物理、化學性質,在眾多方面有著廣泛的應用或潛在的應用前景,是極具開發潛力和研究價值的材料。就目前而言,氣凝膠材料的研究方向主要集中在製備工藝的更新換代上,人們正嘗試研究出新的製備工藝來取代原有的成本較高、周期較長的製備工藝,而對於氣凝膠複合材料的製備和研究較少。因此,隨著製備工藝的不斷優化和調整,以氣凝膠為基體的複合材料的研究應該會成為未來的研究方向之一,通過與其他材料複合,充分利用氣凝膠材料在隔熱等方面的性能優勢,彌補其力學性能上的不足,從而使氣凝膠材料更加廣泛地應用到更多領域中,創造出更多的社會價值和經濟價值。
「Peter Tsou」和氣凝膠樣本