二氧化矽氣凝膠材料或可提升火星表面局部地區溫度

2020-12-04 環球網

新華社華盛頓7月16日電(記者周舟)美國研究人員日前提出,使用二氧化矽氣凝膠材料作為「保溫被」,可在冬季夜間溫度達零下90攝氏度的火星中緯度地區製造溫室效應,讓火星局部地區變得宜居。研究人員大膽設想,這種材料有望成為未來人類定居火星用的建築材料。

美國天文學家、科普作家卡爾薩根曾大膽設想氣化火星北極的冰蓋,藉助溫室效應以升高火星溫度,讓火星變得宜居。然而去年美國航天局的一項研究顯示,這些冰蓋的水分遠不足以讓火星形成類似地球的大氣層,整體「改造」火星的希望渺茫。

美國哈佛大學、美國航天局等機構的研究人員提出的這種「局部性」方案,是將2到3釐米厚的二氧化矽氣凝膠當做「保溫被」來製造溫室效應提高區域溫度。實驗顯示,這種類似泡沫塑料的半透明材料允許可見光透過,同時可以阻擋紫外光的有害輻射;在火星上經陽光照射,材料下面的氣溫可達65攝氏度,足以讓冰融化為水。相關研究結果已發表在新一期英國《自然天文學》雜誌上。

論文共同作者、美國航天局噴氣推進實驗室科學家蘿拉凱貝爾說,這種建造宜居區的方法讓人們可控、規模化地「改造」火星。研究團隊下一步計劃在智利阿塔卡馬沙漠和南極麥克默多幹谷等類似火星的乾冷環境中實地測試。

但論文第一作者、哈佛大學環境科學和工程學助理教授羅賓沃茲沃思表示,這一方案還面臨一些工程學挑戰,如根據目前的氣候模型,需要運輸大量氣凝膠至火星,並經過至少2個火星年(約4個地球年),才能形成永久性液態水區域。

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  • 二氧化矽氣凝膠或讓火星變得宜居
    現在,來自美國哈佛大學、噴氣推進實驗室和英國愛丁堡大學的研究人員提出了一種在局部進行的新方法:在火星表面區域添加一層薄薄的二氧化矽氣凝膠。通過建模和實驗,研究人員證明,一塊2—3釐米厚的二氧化矽氣凝膠就可以傳輸足夠的可見光用於光合作用,阻擋有害的紫外線輻射,並將其下的溫度永久地升高到水的熔點之上,而且,實現所有這些都不需要任何內部熱源。
  • 能幫助人類實現移居火星的二氧化矽氣凝膠到底有多厲害?
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    火星是一個非常荒涼的地方,現在,哈佛大學研究人員已經證明, 薄薄的二氧化矽氣凝膠層可以加熱表面並阻擋紫外線輻射,同時仍然可以透過可見光。 這可能足以保持水的液體,讓植物在給定區域內進行光合作用。雖然火星曾經是一個繁茂、溼潤的世界,可以維持生命,但那絕對不是我們今天所知道的紅色星球。現代火星是一個乾涸的外殼,那裡唯一的水仍然被鎖在極地冰蓋或地下深處的鹹水湖裡。稀薄的大氣意味著氧氣非常少,非常冷,而且對太陽的紫外線輻射沒有防護。二氧化矽氣凝膠是有史以來最輕的材料之一,透明,是一種極好的隔熱材料。
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    火星上的一個自然過程,即所謂的固態溫室效應特別令人感興趣,因為它能夠在每年夏天在火星的極地表面下方強烈加熱冰層。當可見光投射到絕熱材料的內部時會發生這種效應,之後熱量被捕獲並且可能發生劇烈的變暖。受到這個過程的啟發,以及幾年前提出的一個關於行星氣候的畢業班的問題,為了進行實驗,科學家使用了二氧化矽氣凝膠,這是一種極其絕緣且極低密度(超過97%的空氣)的材料,並且對可見光幾乎透明的特殊材料,使其成為產生強固態溫室變暖的理想選擇。美國國家航空航天局已經使用二氧化矽氣凝膠來隔絕火星探測器的內部。
  • 全解ETH瑞士材料實驗室《自然》可列印二氧化矽氣凝膠的增材製造
    纖維增強劑和粘合劑可用於克服其在建築和工業絕緣中的大量應用,但可加工性差,再加上難以精確鑄造小物體的困難,限制了二氧化矽氣凝膠的微型化潛力。增材製造為實現小型化提供了另一種途徑,但「被認為對於二氧化矽氣凝膠不可行」。【科研摘要】先前,瑞士聯邦材料實驗室和蘇黎世聯邦理工學院華人學者Shanyu Zhao 和Wim J.
  • 研究表明用二氧化矽氣凝膠改造火星就能住人!
    科學家表示,最新研究表明以某種方式將火星改造成地球,可以使其適宜居住,這是一個富有遠見的科幻夢想。但是,儘管火星無法在全球範圍內形成陸地,這種想法仍然存在。但是現在,一種叫做二氧化矽氣凝膠的材料可能會使整個形成地球的火星的想法變得不那麼遙遠。
  • 火星上如何形成大量的氧氣?只需用二氧化矽氣凝膠改造就能住人
    不過,科學家們已經制定了改造火星的計劃,整個計劃大概需要200年左右的時間,一步步將火星變成另一個地球。首先需要解決的便是大氣層問題,雖然火星存在大氣層,但是非常的稀薄,因此,科學家們計劃在一開始人類登上火星後,會在火星的表面建造上百個核反應堆,通過燃燒不斷地向火星的大氣中排放氟化碳,這樣大概只需要100年的時間,火星就可以擁有濃厚的大氣層。
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  • Nature 揭示二氧化矽氣凝膠微結構製造的突破性進展,3D列印是關鍵
    二氧化矽氣凝膠是一種輕質的多孔泡沫,具有出色的隔熱性,二氧化矽氣凝膠大塊材料已應用於環境技術、物理實驗或工業催化領域。二氧化矽氣凝膠材料還有一個性能是脆性,由於脆性易導致斷裂行為,因此難以從較大的氣凝膠塊中分割成小塊,而通過小型模具直接固化凝膠的技術廢品率高。這些是導致二氧化矽氣凝膠材料幾乎不能實現小型應用的主要原因。
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  • 移民火星——正在路上
    一項新的研究表明,一層薄薄的二氧化矽氣凝膠就可以做到這一點。將火星改造成一個對生命友好的世界並不一定要在整個星球上進行艱巨的努力。一項新的研究表明,人類可以通過在火星表面或其上方放置薄薄的二氧化矽氣凝膠層,使這個紅色星球上的部分地區變得相對便宜和有效地適合居住。
  • 一層薄薄的氣凝膠,讓人類在火星上居住極有希望成為可能
    研究人員認為,火星表面的某些區域可以用一種類似地球大氣溫室效應的物質,二氧化矽氣凝膠,來居住。通過建模和實驗,研究人員表明,一個兩到三釐米厚的二氧化矽氣凝膠可以傳遞足夠的可見光進行光合作用,阻止有害的紫外線輻射,並提高溫度永久保持在水的熔點以上,不需要任何內部熱源。這篇論文發表在《Nature Astronomy》上。
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    哈佛大學的一個研究小組最近發現,可以利用一層很薄很輕只比空氣略微重那麼一點點的材料,就能透過陽光加熱材料下面的區域,同時阻擋紫外線的輻射。這簡直就是一種天賜的友好型材料,意味著未來人類在火星上,可以大面積利用這種材料,把火星的某一個局部地區地球化——產生溫室效應加熱地面和空氣,保持液態水,讓植物在這裡生長,人類也不會受到紫外線的輻射傷害。
  • 二氧化矽氣凝膠產品供應商——同玄新材
    什麼是二氧化矽氣凝膠?氣凝膠是目前世界上最輕、隔熱性能最好的固態材料。二氧化矽氣凝膠是以SiO2膠質粒子為骨架而構成的一種高比表面積、高孔隙率、低密度、極低熱導率的納米多孔材料。二氧化矽氣凝膠隔熱機理與應用SiO2氣凝膠的熱導率由三部分組成:氣態熱導率、固態熱導率、輻射熱導率。
  • 3D列印微型二氧化矽氣凝膠
    增材製造為小型化提供了思路,但一直被認為不適用於製備二氧化矽氣凝膠。近日,瑞士聯邦材料實驗室的趙善宇研究員、Wim J. Malfait研究員合作利用3D列印技術將二氧化矽氣凝膠顆粒與二氧化矽溶膠結合,首次成功製備出微型二氧化矽氣凝膠。該氣凝膠只含二氧化矽,且比表面積高達751 m2/g,熱導率僅為15.9 mW/(m·K)。
  • 3D列印微型二氧化矽氣凝膠
    近日,瑞士聯邦材料實驗室的趙善宇研究員、Wim J. Malfait研究員合作利用3D列印技術將二氧化矽氣凝膠顆粒與二氧化矽溶膠結合,首次成功製備出微型二氧化矽氣凝膠。【增材製造的過程】作者將粒徑尺寸為4–20 μm的二氧化矽氣凝膠顆粒加入到二氧化矽/1-戊醇的溶膠中,形成漿料,然後通過3D列印製備了小型的二氧化矽氣凝膠材料。戊醇的蒸氣壓較小(20 oC下是水的1/18),避免了氣凝膠在乾燥過程中表面的破壞。
  • Nature:加法製造SiO2氣凝膠!3D列印熱管理材料
    儘管氣凝膠有極高的強度重量比,二氧化矽氣凝膠通常很脆,不能通過減法加工來加工。纖維增強材料和粘結劑可用於克服問題,但它們的機械加工性差,鑄造精確小物體難度高,這限制了二氧化矽氣凝膠的小型化應用方面的潛力。
  • 在一層薄凝膠下,火星上就可以住人了?
    在Nature Astronomy雜誌上發表的一篇論文中,由美國哈佛大學的Robin Wordsworth領導的一小組研究人員證明,懸浮在地面上的相對較小的二氧化矽氣凝膠足以將其下方的大氣溫度提高到足夠的水平,將冰轉化為永久性液態水。半透明的氣凝膠——厚度不超過2至3釐米——也可過濾掉有害的紫外線輻射,同時仍允許足夠的可見光通過,使植物生命能夠進行光合作用。
  • 科學家提出改造火星的新方法:像鋪瓷磚一樣一塊一塊來
    這些斑點被認為是「固態溫室效應」的結果——陽光穿過了半透明的雪和冰,使得冰雪的內部變暖並融化華茲華斯和他的團隊於是著手使用二氧化矽氣凝膠去達到類似的效果,這種氣凝膠是由二氧化矽團簇在納米尺度上連接成網絡構成的。這種材料體積的97%以上都是空氣,因此在地球和太空任務上,這種材料都被廣泛用作為絕緣體。
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