从魔术师到美国宇航局,气凝胶是地球上最轻的固体 地球 上最轻的固体完全由气体构成

你是否对科学充满好奇,想深入这片知识的海洋。认识气凝胶,世界上最轻的固体材料。

早在 1931 年前就被发现,这种轻质固体已经证明,从魔术师表演令人难以置信的魔 术表演一直到美国宇航局发现火星上存在水的过程中,都非常有益。迄今为止,气凝胶是地球上发现的最轻的固体。

让我们深入了解这种惊人的轻质材料。一个气凝胶立方体 仅重 1.22 克(克)。鉴于这种固体是由气体制成的,这已经成为可能。几乎 99.8% 的气凝胶结构是由气体与二氧化硅结合而成。二氧化硅为气凝胶提供了急需的固体形式。

气凝胶不是普通材料

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(1)

全身表面涂满气凝胶粉末,进入水池中,滴水不沾身

这不仅是一项科学实验,而且是一种固体材料,它极大地改变了我们的生活。你见过魔术师用火焚烧自己的行为吗?观众的喘息声,表面上害怕接下来会发生什么,但最终魔术师完全安全地从火中出来,毫发无损。这就是气凝胶涂层的效果。喷火设备可加热至 1500 至 2000 度。相信我,这是很多热量。但是薄薄的气凝胶糊可以保护您的整个身体免受如此高的热量。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(2)

手上涂抹气凝胶涂料,用火焰加热,无损

以糊状形式取气凝胶,涂抹在手指上,点燃手电筒或打火机,将其对准覆盖有气凝胶的手指,和烤棉花糖的方法一样,你的手指甚至感觉不到热量,因为这层薄薄的气凝胶可以有效地保护你的皮肤不被灼伤。气凝胶的卓越品质在于它易于吸收与其接触的水分或液体。让我们了解气凝胶的分子结构。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(3)

这是热像仪捕捉到的火焰

气凝胶具有纳米级海绵状结构,使其具有更大的表面积,甚至无法想象的面积。冰块大小的气凝胶表面积相当于一个足球场大小的一半。由于这个巨大的表面积,气凝胶可以吸收大量的液体分子。

另一个有用的气凝胶应用

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(4)

气凝胶盒

一个正在开发且仅限于博物馆或高价值艺术收藏家的概念 是将稀有而昂贵的画作封装在气凝胶中。气凝胶盒放置在 相框周围时,可以充当保湿剂和非常好的防水屏障。当您 的珍贵艺术品不小心暴露在湿气中时,气凝胶棺材会吸收 湿气,使图片和实际框架完全干燥。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(5)

结构

正在开发的另一个应用是使用气凝胶制造固体杀虫剂。气凝胶颗粒与昆虫接触后,可以吸收昆虫体内所有的水分和液体,从而使昆虫完全干燥并立即杀死。(这和在蛞蝓上 放盐完全一样)

气凝胶地球上最轻的固体

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(6)

气凝胶是什么时候发现的,谁发现了气凝胶?这种神奇的 轻质固体是由 Samual Kistler 在 1931 年发现的。加州 Samual 与斯坦福大学合作,对他的新发现进行了一些很好的观察。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(7)

二氧化硅气凝胶的密度非常低,低至 0.1,并且非常容易 聚结。也有制作密度为0.02的气凝胶的情况。虽然非常透明,但气凝胶非常乳白色。当你把它放在地板上时,它发出的声音类似于掉在地上的戒指发出的声音。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(8)

气凝胶是最好的绝热体之一。当您在身体上涂抹一层薄薄 的气凝胶时,它还可以防止您直接接触水。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(9)

记住魔术师的伎俩,他将自己完全浸入水箱中的水下,在 我们都喘不过气的时候,他想呆多久就呆多久。当魔术师 安全地从水里出来而没有淹死或窒息时,令人难以置信的 戏剧结束。在水下保护他的不是魔术师,而是气凝胶涂层。

气凝胶最大的优点(你是否对科学充满好奇)(10)

NASA 在火星发现中使用了气凝胶。美国宇航局的航海者号、发现号和所有被送往火星的无人驾驶飞行器都携带着 气凝胶来发现这个星球上是否存在水。

中国的航天事业也离不开气凝胶材料。

在2016年长征五号的发射任务中,高性能纳米气凝胶隔热毡产品为火箭燃气管路系统提供了有效的隔热保温手段,为成功发射提供了有力保障。在2017年的天舟一号任务实施过程中,气凝胶隔热材料再次大显身手,打造了天舟一号的低温锁柜。

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