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复合材料/胶粘剂 |
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性能全面超越发泡塑料的新型材料固体气凝胶 |
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| http://cn.newmaker.com
8/21/2007 1:30:00 PM
佳工机电网
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 据国外媒体报道，气凝胶是21世纪的一种新型神奇材料，它也是目前已知质量最轻的固体物质，也被称为“冷冻烟雾”(frozen smoke)。气凝胶不仅可以保护你的家园免于炸弹袭击、避免油井溢油的污染，甚至还能帮助人类飞向火星。
作为世界上最轻的固体，气凝胶可以经受住1公斤炸药爆炸产生的冲击力，还可以抵挡住高达1300摄氏度喷灯产生的热量。目前，科学家们正在开发气凝胶的新用途，将其用于下一代网球拍到火星探索宇航员的超级隔热太空服中。这项科研活动的重要性可媲美20世纪30年代发明的人造树胶、80年代发明的碳纤维以及90年代的硅树脂。美国西北大学的化学教授默科里-卡纳兹蒂斯说：“这真是一种神奇的材料。它的密度比人类目前所知的任何物质的密度都小，而功能却是如此强大。气凝胶的用途非常广泛，从过滤污水到隔绝酷热，甚至连珠宝行业中也用得着它。”
目前，科研人员们正在对气凝胶进行测试，以便在未来将其用于防弹住宅和军用车辆装甲中。在实验室里，一块涂有6毫米厚气凝胶的金属板就可以在炸药直接爆炸下毫发无损。在日常生活中，也随处可见气凝胶的身影。例如，邓禄普运动设备公司就已经研发出一系列由气凝胶加固的壁球和网球球拍，据称加固后的球拍发球的力度比普通球拍更为强大。今年上半年，现年66岁的诺丁汉人鲍勃-斯托克成了英国史上使用气凝胶进行房产隔热的第一人，他称：“气凝胶的隔热效果非常好，我将自动高温器调低了5度。这真是个不可思议的变化。”登山者也从气凝胶中受益匪浅。去年，登山运动员安妮-帕蒙特就穿着有气凝胶鞋垫的登山靴登上了珠穆朗玛峰，她的睡袋内也加有气凝胶材质的护垫，她说：“唯一的问题是我的脚感觉太热了，这是登山运动员面临的一大问题。”
尽管气凝胶被归为固体类，但它99%的组成成份是气体，这使得气凝胶呈云雾状。科学家们之所以这样说，是因为气凝胶有上百万个气孔和皱褶，而一旦一立方厘米气凝胶散开来，它将会充满一个足球场大小的空间。气凝胶中纳米大小的气孔不仅可以像海绵一样收集各种污染物质，还可以发挥气穴般的功效。研究人员们相信，一些由铂金制成的气凝胶变体还可以被用来加速氢的生产，这样一来，气凝胶就可被用来生产氢燃料。气凝胶还有一个昵称叫“冰冻烟雾”，这种物质是从硅石凝胶中萃取水分，然后用例如二氧化碳等进行替换，结果得到的物质既能够对抗超高温，又能够吸收天然石油等污染物。
作为世界上质量最轻的固体，气凝胶已经正式被列入吉尼斯世界纪录。这种新材料密度仅为每立方厘米3毫克(每升3克)，是玻璃的千分之一。美国宇航局喷气推进实验室的琼斯博士研制出的新型气凝胶，主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中，液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。通过这种方法，琼斯博士最终获得的气凝胶，其空气比例占到了99.8%。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。在俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上，都用到了气凝胶材料。
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