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比空氣還輕的材料氣凝膠,憑什么可以遮風擋雨?
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比空氣還輕的材料氣凝膠,憑什么可以遮風擋雨?

  • 分類:行業新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 發布時間:2021-07-26
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【概要描述】氣凝膠發明

說起氣凝膠的發明歷史,不得不說是一次偶然,確切的說是美國人基斯特勒在1931年受果凍的啟發而發明出來的。 果凍大家肯定都不會陌生,但是估計很少人會思考一個問題:哎,既然果凍的成分都是水,那么它里面的水怎么不會流出來? 其實果凍是一種水凝膠,所謂凝膠就是指溶膠失去流動性后,變成的一種富含液體的半固態物質。 它的原理是這樣的: 果凍網格內的水分子是由表面張力拉住的,并且這種表面張力的大小,正好讓水既無法掙脫又可以晃動,這樣就會得到最終的成品果凍。 那如果把里面的液體抽出來,然后換成氣體,會發生什么呢? 美國人基斯特勒就按照這個思路,經過無數次實驗最終選擇硅膠作為實驗對象,利用超臨界干燥法,去除了硅膠中的液體成分。 這個實驗的高明之處在于,他先用酒精去替換水,再把酒精在超臨界狀態下轉換成氣體,然后再緩慢把酒精氣體釋放掉。此時由于沒有液體引起的毛細管力作用,使得網格得以保持原來的結構。 從而成功地制成了世界上第一個真正意義上的氣凝膠-二氧化硅氣凝膠。 不得不說,這個方法確實巧妙!

中國氣凝膠發展

再來看看中國這邊的成就。 我國的氣凝膠研究起步較晚,但發展速度卻很快,并取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。 比如2013年由浙江大學科研人員利用碳納米管和石墨烯,制備出了一種超輕氣凝膠,取名為”碳海綿”,是目前世界最輕的材料。 在真空中,1立方厘米的碳海綿只重0.16毫克。而相同體積普通空氣的重量是它的7倍左右,比同體積的氦氣還要輕。 除了輕,它的吸收能力也很強! 現有的吸油產品一般只能吸自身質量10倍左右的液體,而”碳海綿”的吸收量是250倍左右,最高可達900倍。 同時”碳海綿”具備高彈性,被壓縮80%后仍可恢復原狀。

氣凝膠用處

那說了半天,氣凝膠到底有啥用呢? 先總結下,氣凝膠有三個優點:質量輕、隔熱強、承受力大。 首先它的密度約為玻璃的千分之一,說它是世界最輕的材料一點也不夸張。其次氣凝膠幾乎能阻止熱傳遞的所有途徑,從而達到其他材料無法比擬的絕熱效果,最后它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力。 可能你會說,這也沒啥啊,”立柱頂千斤”的道理我還是懂的!但是如果了解過氣凝膠的性質后,就會驚訝它的神奇! 正是由于氣凝膠有這么多優點,所以被廣泛用于各行各業。 比如在航空航天和國防軍工領域,氣凝膠可以作為飛機機艙的隔熱層材料,也可作為核潛艇、蒸汽動力導彈驅逐艦的核反應堆,以及復雜的高溫蒸汽鍋爐系統的高效隔熱材料。 此次中國的”天問一號”火星探測器和”祝融號”火星車,采用的是氣凝膠材料,而且用到了兩種不同的材料,就是為了對抗火星”冰火兩重天”的溫度考驗。 比如耐高溫納米氣凝膠隔熱組件用于,阻隔著陸發動機產生的高達1200℃的高溫熱流,保護著陸平臺的正常功能。 而耐低溫納米氣凝膠組件則用于”祝融號”火星車的表面,這樣能夠確?;鹦擒囋?130℃的環境正常工作。 同時“祝融號”還采用了鋁蜂窩夾層、鋁基碳化硅、復合纖維等多種新材料,它們能提升火星車的高耐磨性和穩定性。 并且它的基礎零部件都實現了國產化,元器件國產化率也超過90%。

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比空氣還輕的材料氣凝膠,憑什么可以遮風擋雨?

【概要描述】氣凝膠發明

說起氣凝膠的發明歷史,不得不說是一次偶然,確切的說是美國人基斯特勒在1931年受果凍的啟發而發明出來的。 果凍大家肯定都不會陌生,但是估計很少人會思考一個問題:哎,既然果凍的成分都是水,那么它里面的水怎么不會流出來? 其實果凍是一種水凝膠,所謂凝膠就是指溶膠失去流動性后,變成的一種富含液體的半固態物質。 它的原理是這樣的: 果凍網格內的水分子是由表面張力拉住的,并且這種表面張力的大小,正好讓水既無法掙脫又可以晃動,這樣就會得到最終的成品果凍。 那如果把里面的液體抽出來,然后換成氣體,會發生什么呢? 美國人基斯特勒就按照這個思路,經過無數次實驗最終選擇硅膠作為實驗對象,利用超臨界干燥法,去除了硅膠中的液體成分。 這個實驗的高明之處在于,他先用酒精去替換水,再把酒精在超臨界狀態下轉換成氣體,然后再緩慢把酒精氣體釋放掉。此時由于沒有液體引起的毛細管力作用,使得網格得以保持原來的結構。 從而成功地制成了世界上第一個真正意義上的氣凝膠-二氧化硅氣凝膠。 不得不說,這個方法確實巧妙!

中國氣凝膠發展

再來看看中國這邊的成就。 我國的氣凝膠研究起步較晚,但發展速度卻很快,并取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。 比如2013年由浙江大學科研人員利用碳納米管和石墨烯,制備出了一種超輕氣凝膠,取名為”碳海綿”,是目前世界最輕的材料。 在真空中,1立方厘米的碳海綿只重0.16毫克。而相同體積普通空氣的重量是它的7倍左右,比同體積的氦氣還要輕。 除了輕,它的吸收能力也很強! 現有的吸油產品一般只能吸自身質量10倍左右的液體,而”碳海綿”的吸收量是250倍左右,最高可達900倍。 同時”碳海綿”具備高彈性,被壓縮80%后仍可恢復原狀。

氣凝膠用處

那說了半天,氣凝膠到底有啥用呢? 先總結下,氣凝膠有三個優點:質量輕、隔熱強、承受力大。 首先它的密度約為玻璃的千分之一,說它是世界最輕的材料一點也不夸張。其次氣凝膠幾乎能阻止熱傳遞的所有途徑,從而達到其他材料無法比擬的絕熱效果,最后它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力。 可能你會說,這也沒啥啊,”立柱頂千斤”的道理我還是懂的!但是如果了解過氣凝膠的性質后,就會驚訝它的神奇! 正是由于氣凝膠有這么多優點,所以被廣泛用于各行各業。 比如在航空航天和國防軍工領域,氣凝膠可以作為飛機機艙的隔熱層材料,也可作為核潛艇、蒸汽動力導彈驅逐艦的核反應堆,以及復雜的高溫蒸汽鍋爐系統的高效隔熱材料。 此次中國的”天問一號”火星探測器和”祝融號”火星車,采用的是氣凝膠材料,而且用到了兩種不同的材料,就是為了對抗火星”冰火兩重天”的溫度考驗。 比如耐高溫納米氣凝膠隔熱組件用于,阻隔著陸發動機產生的高達1200℃的高溫熱流,保護著陸平臺的正常功能。 而耐低溫納米氣凝膠組件則用于”祝融號”火星車的表面,這樣能夠確?;鹦擒囋?130℃的環境正常工作。 同時“祝融號”還采用了鋁蜂窩夾層、鋁基碳化硅、復合纖維等多種新材料,它們能提升火星車的高耐磨性和穩定性。 并且它的基礎零部件都實現了國產化,元器件國產化率也超過90%。

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  • 發布時間:2021-07-26 17:20
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氣凝膠發明

說起氣凝膠的發明歷史,不得不說是一次偶然,確切的說是美國人基斯特勒在1931年受果凍的啟發而發明出來的。 果凍大家肯定都不會陌生,但是估計很少人會思考一個問題:哎,既然果凍的成分都是水,那么它里面的水怎么不會流出來? 其實果凍是一種水凝膠,所謂凝膠就是指溶膠失去流動性后,變成的一種富含液體的半固態物質。 它的原理是這樣的: 果凍網格內的水分子是由表面張力拉住的,并且這種表面張力的大小,正好讓水既無法掙脫又可以晃動,這樣就會得到最終的成品果凍。 那如果把里面的液體抽出來,然后換成氣體,會發生什么呢? 美國人基斯特勒就按照這個思路,經過無數次實驗最終選擇硅膠作為實驗對象,利用超臨界干燥法,去除了硅膠中的液體成分。 這個實驗的高明之處在于,他先用酒精去替換水,再把酒精在超臨界狀態下轉換成氣體,然后再緩慢把酒精氣體釋放掉。此時由于沒有液體引起的毛細管力作用,使得網格得以保持原來的結構。 從而成功地制成了世界上第一個真正意義上的氣凝膠-二氧化硅氣凝膠。 不得不說,這個方法確實巧妙!

中國氣凝膠發展

再來看看中國這邊的成就。 我國的氣凝膠研究起步較晚,但發展速度卻很快,并取得了一系列重要成果,有些甚至走在了世界的前列。 比如2013年由浙江大學科研人員利用碳納米管和石墨烯,制備出了一種超輕氣凝膠,取名為”碳海綿”,是目前世界最輕的材料。 在真空中,1立方厘米的碳海綿只重0.16毫克。而相同體積普通空氣的重量是它的7倍左右,比同體積的氦氣還要輕。 除了輕,它的吸收能力也很強! 現有的吸油產品一般只能吸自身質量10倍左右的液體,而”碳海綿”的吸收量是250倍左右,最高可達900倍。 同時”碳海綿”具備高彈性,被壓縮80%后仍可恢復原狀。

氣凝膠用處

那說了半天,氣凝膠到底有啥用呢? 先總結下,氣凝膠有三個優點:質量輕、隔熱強、承受力大。 首先它的密度約為玻璃的千分之一,說它是世界最輕的材料一點也不夸張。其次氣凝膠幾乎能阻止熱傳遞的所有途徑,從而達到其他材料無法比擬的絕熱效果,最后它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力。 可能你會說,這也沒啥啊,”立柱頂千斤”的道理我還是懂的!但是如果了解過氣凝膠的性質后,就會驚訝它的神奇! 正是由于氣凝膠有這么多優點,所以被廣泛用于各行各業。 比如在航空航天和國防軍工領域,氣凝膠可以作為飛機機艙的隔熱層材料,也可作為核潛艇、蒸汽動力導彈驅逐艦的核反應堆,以及復雜的高溫蒸汽鍋爐系統的高效隔熱材料。 此次中國的”天問一號”火星探測器和”祝融號”火星車,采用的是氣凝膠材料,而且用到了兩種不同的材料,就是為了對抗火星”冰火兩重天”的溫度考驗。 比如耐高溫納米氣凝膠隔熱組件用于,阻隔著陸發動機產生的高達1200℃的高溫熱流,保護著陸平臺的正常功能。 而耐低溫納米氣凝膠組件則用于”祝融號”火星車的表面,這樣能夠確?;鹦擒囋?130℃的環境正常工作。 同時“祝融號”還采用了鋁蜂窩夾層、鋁基碳化硅、復合纖維等多種新材料,它們能提升火星車的高耐磨性和穩定性。 并且它的基礎零部件都實現了國產化,元器件國產化率也超過90%。

 

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