世界热消息:水火不侵还能捕获彗星微粒,这种材料是什么来头?
气凝胶——世界上最轻的固体材料(石墨烯气凝胶是吉尼斯认定的世界最轻固体),因为其中包含了97%的空气和3%的固体结构,仅有空气密度的1.5倍。
除了很轻之外,气凝胶还有非常好的隔热能力,这主要是因为“努森效应”。由于气凝胶大部分由二氧化硅和空气组成,二氧化硅固体导热能力一般,而空气的导热系数也很低。
此外,气凝胶具有非常多纳米级的小孔,这些小孔能让空气难以扩散通过气凝胶来传递对流热。
(资料图片仅供参考)
因此气凝胶常出现在需要耐高温的环境中,比如火星探测车上,就使用了气凝胶来进行保温。
此外,气凝胶的防水性主要来自于改性,通过将表面极性的-OH变成非极性的-OR,就可以得到疏水性的气凝胶。
这样一种“水火不侵”的材料,看起来好像是现代科技的最新产品,而实际上,气凝胶在20世纪30年代就出现了,最早由化学家塞缪尔·基斯勒制出。
第一块气凝胶的诞生
凝胶物质其实很常见,像我们吃的果冻就是凝胶物质,属于固体和液体的结合体。
正巧当时赛缪儿和同事查尔斯·勒尼德就拿果冻打个了赌,查尔斯认为使果冻成为凝胶的原因是由于其液体性质,但赛缪儿认为凝胶中具有固体结构,这也是形成凝胶的关键。
为了验证究竟谁是正确的,赛缪尔开始证明湿凝胶中含有相同大小和形状的连续固体网络的实验,实验的目的也很简单,就是将凝胶中的液体弄出去而保留固体结构,这样就可以证明凝胶和其中的液体没有啥关系。
但说起容易,做起来可不容易,如果只是单纯让凝胶中的液体蒸发,相应的固体结构势必也会收缩。
因为在液体分子去除后,它们会相互吸引,从而拉扯周围的固体结构,那么凝胶从内部开始就会“坍塌”,直至缩小到原有体积的1/10。
这种方法肯定不行,赛缪儿想来想去,只有将凝胶里面的液体替换掉才能保证保证固体结构的完整。
那么要替换的话,肯定只有使用气体了,因为凝胶已经包含了固体和液体两种物质状态。
不过正常的气体肯定不能将凝胶液体替换出来,所以赛缪尔选择曲线救国,通过加压加热让液体突破临界点,这样液体就成为了超临界流体(液体和气体之间基本没有差别),分子间也不再有相互吸引力。
赛缪尔选取了硅酸钠作为原料,使用盐酸催化促进水解,水和乙醇作为溶剂交换机使其转变为醇凝胶,然后将醇凝胶放入高温高压的环境中,待到其中的乙醇成为了超临界流体后,一边继续保持临界温度,一边对凝胶减压,随着压力的降低,乙醇分子作为气体释放出去。
赛缪尔在实验室
接着从热源中取出凝胶,等到冷却后,原先在凝胶中的乙醇液体都变成气体挥发,只剩下了固体结构,并且其中充满了气体,这就是第一块气凝胶的诞生。
对气凝胶制备方法的改进
毫无疑问,这项研究是划时代的,但奇怪的是在之后的30多年中,气凝胶的研究工作几乎是停滞状态,主要因为当时制备的条件比较困难,耗费的时间也特别长。
直到1970年,里昂大学为了寻求一种可以在存储氧气和火箭燃料的多孔材料,翻出了30多年前的气凝胶,并且在赛缪尔的基础上改进了制备方法。
新的制备方法采用了烷氧基硅烷(TMOS)代替了硅酸钠,用甲醛代替了乙醇,这样制出的凝胶醇凝胶可制出更高质量的二氧化硅气凝胶,另外时间也快上了不少,此方法直接导致气凝胶科学的一项重大进步。
方法改进之后,越多越多的研究人员加入到气凝胶领域。
1983年,伯克利实验室的微结构材料小组发现,剧毒的化合物TMOS可以用更安全的原硅酸四乙酯(TEOS)代替。并通过溶胶——凝胶法来让TEOS水解和缩聚。
并且,微结构材料小组还发现,在超临界干燥之前,凝胶中的醇可以用液态二氧化碳代替,而不会损害气凝胶。
这代表了安全性的重大进步,因为二氧化碳不像醇类那样具有爆炸危险。
气凝胶的其他应用
随着对气凝胶研究的不断深入,粒子物理学家意识到这种纳米级的材料可以用来收集难以捕捉的契伦科夫辐射粒子,因为这些粒子闯入气凝胶的复杂结构后,很难从另一端穿出,从而留在气凝胶内。
捕捉粒子的痕迹
除了收集粒子,由NASA喷气推进实验室制备的二氧化硅气凝胶,还搭上了去太空的“航班”,并承担了收集彗星微粒的任务。
说了这么多,相信大家也了解了气凝胶各种特性和不断改进的制备方法,无论从哪方面来看,它都非常优秀,可为什么还没有普及到大众生活中呢?
首先还是生产,即使制备方法经过了多次改进,最关键的超临界条件还是设置了门槛。
其次,气凝胶工业生产还有一个严峻的挑战,那就是气凝胶很脆,虽然它的承重能力很强,可惜的是,它的张力非常小,稍微用力一捏就能将它“一分为二”,所以一般还需要加入其他的添加剂。
还有不得不提的价格问题,大约6立方厘米的气凝胶价格就在350人民币左右,因此成本也是制约生产应用的因素。
但这些问题都瑕不掩瑜,气凝胶从出生到现在,依然像是一个超前了许多年的“未来材料”,具有非常大的潜力。
推荐
-
世界资讯:与凯迪拉克撞脸?吉利全新SUV官图发布:将于年内推出
7月22日消息,吉利官方发布了旗下全新的紧凑型SUV官图。据了解,新车基于CMA架构打造,代号为FX11,预计...
来源:吉利汽车官方微博) -
世界快播:70块一条黑稿!小米新机超大杯惨遭攻击:“友商”干的?
7月22日,据科技数码博主Geek_Cao曝光,一名手持小米12SUltra的视频博主收到了“陌生人”的商务合作私信...
来源:雷科技 -
天天热议:Model X撞击起火!林志颖驾驶特斯拉发生车祸:已成功逃生
7月22日,据中国台湾媒体爆料,知名艺人林志颖驾驶特斯拉ModelX在中国台湾桃园市发生严重车祸。从现场的...
来源:微博热搜) -
今日精选:这就是苹果的质量?M2版MacBook掉漆:买了还不到一周
7月22日消息,苹果新款M2版MacBookAir于7月15日正式开售,然而仅过去一周时间,苹果这款重磅新品就被爆...
来源:雷科技
精彩放送
-
今日精选:这就是苹果的质量?M2版MacBook掉漆:买了还不到一周
7月22日消息,苹果新款M2版MacBookAir于7月15日正式开售,然而仅过去一周时间,苹果这款重磅新品就被爆...
-
世界快播:70块一条黑稿!小米新机超大杯惨遭攻击:“友商”干的?
7月22日,据科技数码博主Geek_Cao曝光,一名手持小米12SUltra的视频博主收到了“陌生人”的商务合作私信...
-
世界新消息丨没有满血5G!虚拟运营商号卡缺陷暴露:该换号了?
7月22日,据网友爆料,阿里通信旗下的亲心卡170号段将不会有升级到5G网络的计划,即使在手机端显示了“5...
-
世界资讯:与凯迪拉克撞脸?吉利全新SUV官图发布:将于年内推出
7月22日消息,吉利官方发布了旗下全新的紧凑型SUV官图。据了解,新车基于CMA架构打造,代号为FX11,预计...
-
天天热议:Model X撞击起火!林志颖驾驶特斯拉发生车祸:已成功逃生
7月22日,据中国台湾媒体爆料,知名艺人林志颖驾驶特斯拉ModelX在中国台湾桃园市发生严重车祸。从现场的...
-
戴尔发布游匣G系列新品游戏本:16英寸2.5K沉浸大屏
戴尔G系列游戏本上新了!今天,戴尔正式发布游匣G系列新品游戏本G16,主打Slogan是霸道视野、赢家手感。...
-
雷军:这一天是好日子,8年前的今天小米4发布了
今天是7月22日,小米创办人雷军发文表示,这一天是好日子,8年前的今天小米4发布了,3年前今天小米入选...
-
【聚看点】北极航道 第27集
科普云
-
当前视点!夏夜,让我们仰望星空
科普云
-
【全球速看料】荣耀全场景发布会一口气推出多款新品,手机1599元起!
7月21日晚,荣耀全场景新品发布会开启,带来多款新品,涵盖了笔记本、手机、智慧屏、平板等。作为荣耀下...
-
当前通讯!iPhone用户难受了!广电号码存在问题:没法注册苹果账号
7月21日,有通信人家园表示,自己注册的广电192新号没法注册AppleID。距离中国广电试商用已经一个多月了...
-
天天即时看!30万元起售!奥迪Q4纯电SUV上市:续航超600公里
7月21日消息,奥迪Q4e-tron正式上市,定位为纯电动豪华SUV,基于MEB纯电平台打造。奥迪提供四款不同车型...
-
全球短讯!净利润50亿元!诺基亚发布最新财报:收专利费比卖手机更赚钱
7月21日消息,诺基亚公布2022年第二季度财报数据。内容显示,诺基亚该季度净销售额为58 73亿欧元(约合...
-
天天快看:续航一千公里无压力!宁德时代透露:明年很多车型要用麒麟电池
7月21日消息,在2022世界动力电池大会上,宁德时代董事长曾毓群表示,近期宁德时代发布的麒麟电池,能够...
-
环球速看:抢丰田生意?比亚迪进军日本市场:要卖3款纯电车型
近日,比亚迪官方宣布将进军日本乘用车市场,并从明年一月份开始,销售旗下的海豹(SEAL)、海豚(DOLPH...
-
今日关注:北极航道 第26集
科普云
-
环球新动态:颜值大幅倒退!苹果iPhone 15提前“偷跑”:全系挖孔屏
7月21日,一份路线图显示,明年的苹果iPhone15系列预计将全系采用感叹号挖孔屏的设计语言,这也意味着,...
-
全球信息:罚款80亿!滴滴过度收集用户信息:手机相册截图都被上传!
7月21日,国家互联网信息办公室发布一则公告,因过度收集用户个人信息,按照相关法例将对滴滴全球股份有...
-
世界微头条丨甩特斯拉几条街:蔚来发布150kWh固态电池:第四季度交付
7月21日消息,蔚来汽车官方公布,计划在2022年第四季度开始交付150kWh固态电池,单体能量密度可达到360W...
-
焦点滚动:五菱代步神车累计销量破80万,不到3万的价格是关键因素?
谁能想到,此前五菱发布的一款起售价为2 98万元的代步小车,能够连续一年多成为国内新能源汽车销量冠军...
-
每日观点:还有这操作?某公司下班要检查员工手机使用时长:用久了会丢饭碗
近日,据@共富财经报道,江苏一网友发文称,自己公司发通知,让人事下班后挨个检查员工的手机使用时长,...
-
武侠网游《武林外传》上架Steam 将于9月16日正式上线 永久免费
7月21日消息,武侠网游 《武林外传》现已上架Steam,游戏将于9月16日正式上线。《武林外传》是由完美世...
-
简讯:一项关于古老蝾螈的最新研究
科普云
-
天天快资讯丨再也不怕漏消息!微信史诗级更新:应用内也有消息横幅
7月20日,有网友发现,微信iOS平台迎来了8 0 26正式版更新,官方的更新日志依旧是“解决了一些已知问...
-
【环球快播报】8年卖2亿台!国产手机厂商在印度杀疯了:iPhone被摁着打
7月20日,Redmi印度在官方社交账户发文庆祝其在印度市场的销量正式突破2亿台。据悉,小米自2014年进入印...
-
当前速看:新增一名“吸金”大将!英雄联盟手游全球收入破5亿:中区占7成
7月20日,调研机构SensorTower在最新的市场报告中公布了《英雄联盟手游》的市场表现,凭借超高的人气在...
-
热点!这都能炒?茅台冰淇淋火爆了起来:黄牛血赚10万
随着夏天的到来,雪糕这一消暑利器也开始进入到我们的视线中。不过,今年的夏天有所不同,不仅众多的“...
-
快讯:29元/月!运营商巨头推出学生优惠套餐:70GB+超长通话
7月20日,有通信人家园的网友表示,广东移动动感地带最近推出了一项“39元潮玩卡”校园版套餐,充值优惠...
-
当前热讯:信心爆棚?恒驰汽车表示新车会大卖:预售赚麻了?
此前恒大首款新能源汽车恒驰5在7月6日开启预售,预售价为17 9万元。近日,恒驰汽车总裁刘永灼在接受采...
-
焦点热门:谷歌这波输了!海外抖音用户时长超过油管:短视频太上瘾了
7月20日消息,中国香港经济日报报道称,字节跳动旗下的TikTok成为全球最受欢迎的短视频平台。数据机构da...
-
除了“拍一拍”外 微信中双击有哪些功能?
微信中双击头像可以拍一拍,这也是最广为人知的微信双击技巧。其实,除了拍一拍外,微信中双击还有更多...
-
环球快报:喝可乐会导致肌无力?
科普云
-
联想高管晒motorazr2022真机:具备独一无二的“打游戏”功能
从近期摩托罗拉官方的预热来看,他们已经追备好了自家的骁龙8+旗舰,而且是一次连发两款,除了常规旗舰...
-
焦点短讯!颗粒捕捉器堵塞有望解决?大众将推新1.5T发动机:油耗更低
虽然大众目前投入大量的精力在纯电车型的研发中,但这并不表示大众将完全放弃研发汽油发动机。近期,大...
-
环球微动态丨还有三年才上市!保时捷新旗舰纯电SUV曝光:定位比卡宴还高
7月19日,据AutomotiveNewsEurope报道,保时捷CEOOliverBlume在保时捷的资本市场日宣布了全新的豪华纯电动SUV计划,该车
-
当前时讯:折叠屏旗舰来了!三星新品发布会将举行:可提前预约
7月20日,三星正式官宣新品发布会将于8月10日举行,其中GalaxyZFold4、GalaxyZFlip4两款折叠屏旗舰将会...
-
每日聚焦:骁龙8+助力iQOO 10系列突破性能边界,打造未来电竞旗舰
7月19日,iQOO正式发布iQOO10系列手机。iQOO10系列全系搭载第一代骁龙8+移动平台,带来性能、游戏、影像...
-
世界今头条!万物皆可“徕卡”?魅族Flyme上线照片水印:魅族18用上了
7月20日,魅族官方宣布正式在Flyme中上线相机水印设置,可以为照片设置多种风格的水印,首批支持魅族18...
-
免费参观!海信探索中心&B面科技展等你来看不一样的海信中央空调
这个暑期遛娃哪里去?海信给你答案!带孩子沉浸式体验科技的魅力,关于中央空调与科技的十万个为什么,7月20...
-
当前视讯!微软有点坑!国行XSX补货居然搞抽奖:130台
7月19日消息,微软官方发布了XboxSeriesX的补货通知。据悉,官网将于7月25日补货,限量130台抽签购买,...
-
全球观焦点:亏大了?魅族每股不到1毛钱:老员工表示不在乎
7月19日,据凤凰网财经报道,魅族科技创始人黄章减持套现近40%的股权,老员工手握的股权价值相当于白纸...
-
当前时讯:不比诺基亚强多了?国产按键机大厂发布新机:999元,能用微信
7月19日,国产按键机大厂多亲的新机F22Pro正式发布,并宣称该机比全面屏更防沉迷,比按键机更方便,号称...
-
索尼新专利曝光:将使用多个GPU丰富云串流体验
索尼已经申请了一项新专利用来提高他们的云串流功能,PS Plus用户未来可能会获得改进过的云串流服务。...
-
拳头游戏与亚马逊云服务建立合作伙伴关系 联手打造电竞直播内容
据Gamesbeat报道,拳头游戏和亚马逊云服务(AWS)宣布建立新的合作伙伴关系,旨在联手合作打造拳头电子竞...
-
环球热点评!经典掌机强行“报废”?任天堂确认:将不能再买游戏了
7月19日,任天堂在最新的支持信息中宣告了旗下经典游戏掌机3DS和家用游戏机WiiU将于2023年3月28日9点后...
-
天天速递!比麒麟电池更牛?蜂巢能源推出全固态原型电芯:续航1000km
7月19日消息,据《科创板日报》报道,蜂巢能源成功研发出国内首批20Ah级硫系全固态原型电芯。该电芯的能...
-
天天热点!iPhone 13集体“破防”!苹果越狱工具支持iOS15了
越狱一词,对于现在的苹果用户来说,既熟悉又陌生。熟悉是因为它曾让无数果粉沉迷其中,甚至愿意失去保...
-
每日速看!18888!苹果直营店展示桌居然都有人卖:土豪会买吗?
7月19日,小雷在逛二手平台时发现,有一位卖家正在兜售两张苹果AppleWatch“原装”桌子,开价18888元,1...
创投更多》
-
苹果推送第二个iOS16测试版网友:备份完一套房子没了
今天凌晨,苹果正式推送了第二个iOS 16...
-
苹果推送第二个iOS16测试版网友:备份完一套房子没了
今天凌晨,苹果正式推送了第二个iOS 16...
-
新思科技DesignDash设计优化解决方案正式推出
新思科技(Synopsys)近日正式推出全新Des...
-
华伦天奴以次充好被罚14.2万元 售高价却屡踩红线
顶着光环的奢侈品翻车,已经不是一两次...
-
光迅科技2021年营收64.86亿元,扣非净利润仅4.7亿
国内光器件龙头光迅科技昨日晚间发布了2...