1400度的高溫都能扛得住，重量與空氣相當，氣凝膠是什麼黑科技？
2020-10-18 製造原理如果要問世界上最輕的東西是什麼？很多小夥伴也許會說最輕的是棉花，一片羽毛或是蒲公英等等。
在國際頂級權威學術雜誌《科學》第250期中，列出了可以改變世界的十種新材料，而在這些新材料中有一種材料因為其獨佔多項世界紀錄，位居十大新材料之首。
這種材料只比等量空氣的重量要重一點點，但是卻能抵抗1400攝氏度的高溫，這比大多數金屬熔點都要高，全世界的科學家都為它的這些獨特性能所吸引，它的名字就是氣凝膠。
一定濃度的高分子溶液或溶膠在特定的條件下，粘度就會逐漸增加，最後會失去液態的流動性，整個形態就會變成一種外觀均勻，並保持一定形態的彈性半固體，而這種彈性半固體就被稱為凝膠。
像我們小時候都喜歡吃的果凍就是常見的一種凝膠，這種凝膠是依靠水和其它液態充滿內部後形成的，而在凝膠中充滿氣體就會變成另一種凝膠，這就是氣凝膠。
氣凝膠的特點
氣凝膠是世界上最輕的固體材料，這也被列入了基尼斯世界紀錄，因其顏色呈現出淡藍色，因此也被稱為「藍煙」，也有人將其稱為「固體空氣」。
在陽光的照射下氣凝膠幾乎透明，重量也非常的輕，氣凝膠內部99.8%的是空氣，而密度只有同樣原材料是二氧化矽玻璃的千分之一，這些很輕的氣凝膠只要一抽掉空氣密度甚至就會比空氣還低。
氣凝膠是一種內部有很多空隙的固態物質，裡面充滿了空氣，把它拿在手上看上去就像凝固的煙，非常輕盈，這種材料看起來脆弱不堪，但其實非常的堅固牢靠，氣凝膠可以承受超過自身重量1000倍的壓力。
氣凝膠具有納米級的孔隙，這使得不管是冷空氣還是熱空氣都很難穿透它們，是目前熱導率最低的固體材料，因此氣凝膠也被用作設備的隔熱。
氣凝膠發展歷史
雖然說氣凝膠是新型材料，但是早在1931年美國科學家就用二氧化矽首先製造出了氣凝膠。
在20世紀40年代，氣凝膠開始得到應用，有美國公司將氣凝膠用作一些牙膏和化妝品的添加劑。
由於當時受到技術和設備的限制，製備氣凝膠非常的困難，所以在隨後的幾十年裡氣凝膠的發展相對來說就是停止不前的，以至於人們都忘記了這種材料。
20世紀70年代，法國人實驗出了氣凝膠的快速製備方法，並且在航空航天領域使用，從此很多國家也加快了氣凝膠的研發，氣凝膠也迎來了快速發展。
到了21世紀隨著氣凝膠製備技術的成熟，氣凝膠開始慢慢的產業化，從實驗室走出來變成各種高科技產品。
氣凝膠的製造過程
氣凝膠不但擁有獨特的性能，也是最漂亮的材料之一，有特定形狀的氣凝膠看起來就像全息攝影作品一樣，非常的漂亮。
配料
來看看氣凝膠是怎麼樣從各種化學液體，變成這種神奇的固體材料的，製造氣凝膠需要的四種原料是，矽酸甲脂，甲醇，濃氨水以及水。（實驗室製造的氣凝膠，工業生產跟這個還是有區別的）
將一定量的矽酸甲脂和甲醇倒入底部含有攪拌珠的燒杯中，再將燒杯移到一臺能產生旋轉磁場的設備上，磁場能讓攪拌珠旋轉將燒杯中的兩種材料攪拌均勻，然後將這種混合物倒入裝有水，氫氧化銨和甲醇的更大燒杯中，此時一場化學反應就將發生，這些混合物會形成凝膠。
入模凝固
但在凝膠形成之前還有做好模具，將混合物液體倒入長方形格柵模具中，讓其形成凝膠，為防止凝膠在形成中混入其它物質，就需要在幾分鐘內讓化合物迅速凝結，但要變得牢固則需要一天的時間。
淨化雜質
凝膠的孔隙小到肉眼看不到，為了清理凝膠空隙中的雜質，就要反覆將凝膠浸入甲醛中讓甲醛滲入到凝膠空隙中清理掉雜質，甲醛在侵泡幾天後凝膠就淨化完成，之後這些凝膠要經過超臨界乾燥流程，這一步會將凝膠變成氣凝膠。
注入二氧化碳
將凝膠放入到高壓容器中，通過螺杆封閉容器，以抵禦超過標準大氣壓100倍的壓強，將輸送液態二氧化碳的軟管與高壓容器相連，二氧化碳會替換掉溶膠空隙中的甲醛，然後對溶膠進行加熱和施壓，直到溶膠內部的二氧化碳處於超臨界狀態，也就是半液態和半氣態，這一步是氣凝膠製造過程重最關鍵的步驟。
超臨界的二氧化碳從中擴散出來，而且不會導致溶膠的固態框架崩塌，這一過程將凝膠變成了被空氣佔據了大部分空間的透明固體，這樣氣凝膠就製造完成了。
氣凝膠的應用
氣凝膠被稱為可以改變世界的十大型材料之一，而這種神奇的型材料之所以被認為可以改變世界的原因是，氣凝膠就如同一種神奇的魔法材料，除了氣凝膠本身具有的特殊性能外，當把它加入到其它金屬，紡織等傳統材料中時，傳統材料就會被全面加強，從而成為各種高精尖科技的基礎，讓那些傳統材料瞬間就變成可以改變行業的新材料。
氣凝膠的諸多優點也讓它在很多領域都成為理想的材料，氣凝膠在被壓縮後仍可恢復原狀，這種多孔的結構讓它的吸附性能極強，用氣凝膠可以吸附水中的雜質和油汙，甚至有科學家還用它來吸附水中的鉛和水銀，是理想的吸附材料。
氣凝膠還能成為理想的隔熱和消聲材料，應用到飛機潛艇上不但隔熱消聲效果極佳，還能有效減輕自身重量，節省燃料的同時速度還會更快。
利用氣凝膠這種絕熱材料製造的消防員防火服，能夠在相當長的時間內隔絕高溫，以保護消防員的安全，除此之外氣凝膠還可以用於太空衣，日常生活中所使用的網球拍等體育用品，工業以及建築中的隔熱材料，車輛等交通運輸材料等等。
擁有既輕便又堅固的特殊材料，一直都是人類的追求，新型氣凝膠未來將走進我們生活中的衣食住行，隨著氣凝膠產業化步伐的加快，未來將在各個行業中起到引領行業變革的巨大作用，成為促進產業升級的催化劑。
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