氣凝膠的簡(jiǎn)介
氣凝膠不同于我們傳統(tǒng)思維中的“膠”，它是一種固體超多孔材料，內(nèi)部體積99%由氣體構(gòu)成，是目前已知密度最小的固體材料（密度為3Kg/m3），所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”，曾獲得吉尼斯紀(jì)錄“世界上最輕的固體”稱號(hào)。
氣凝膠可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達(dá)到1200℃時(shí)才會(huì)熔化，此外它的導(dǎo)熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強(qiáng)39倍。基于這些特性，氣凝膠成了航天探測(cè)中不可替代的材料，俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器都用它來(lái)進(jìn)行絕緣。
氣凝膠的熱導(dǎo)率極低，與傳統(tǒng)保溫隔熱材料相比，在同等隔熱效果下，氣凝膠材料厚度只有傳統(tǒng)保溫隔熱材料的1/2-1/5，可以為服役場(chǎng)所節(jié)省更多空間。
氣凝膠的主要應(yīng)用領(lǐng)域有航空航天、電力儲(chǔ)能、石油化工、建筑、交通運(yùn)輸?shù)取?/p>
來(lái)源：《揭秘未來(lái)100大潛力新材料（2019年版）》_新材料在線
‘全碳?xì)饽z’是種什么材料,為什么它這么輕?
aerogel,不是什么新東西啊.就是一種泡沫.最開(kāi)始是二氧化硅的,后來(lái)有用碳納米管的.所謂空氣密度的1/6是排除掉aerogel里面的空氣算,否則不可能.所有的用途不是了解的特別清楚,因?yàn)槲也蛔鲞@塊.但我以前做過(guò)絕熱材料,aerogel是一種非常好的絕熱材料,但是成本比較高,因?yàn)樾枰玫匠R界二氧化碳或者乙醇來(lái)干燥,否則結(jié)構(gòu)會(huì)坍塌.大塊的成本尤其高,一般我在實(shí)驗(yàn)室用的都是顆粒,所以顆粒在工業(yè)上的絕熱用途用起來(lái)也不方便.當(dāng)然這也是有很多辦法可以解決的.大塊的aerogel一般就學(xué)術(shù)界會(huì)做,然后就是我知道NASA不知道花了多少錢做了一塊用來(lái)抓超速粒子.
氣凝膠是什么
當(dāng)凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中充滿的介質(zhì)是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱為氣凝膠。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質(zhì)，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。
美國(guó)宇航局科學(xué)家研制出的一種氣凝膠，作為世界最輕的固體，近日正式入選吉尼斯世界紀(jì)錄。這種新材料密度僅為每立方厘米3毫克（每升3克），是玻璃的千分之一。
美宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的新聞公報(bào)說(shuō)，該實(shí)驗(yàn)室瓊斯博士研制出的新型氣凝膠，主要由純二氧化硅等組成。在制作過(guò)程中，液態(tài)硅化合物首先與能快速蒸發(fā)的液體溶劑混合，形成凝膠，然后將凝膠放在一種類似加壓蒸煮器的儀器中干燥，并經(jīng)過(guò)加熱和降壓，形成多孔海綿狀結(jié)構(gòu)。瓊斯博士最終獲得的氣凝膠中空氣比例占到了99.8％。
氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時(shí)也被稱為“固態(tài)煙”或“凍住的煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400攝氏度的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測(cè)上有多種用途。俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器上，都用到了氣凝膠材料。
新入選吉尼斯世界紀(jì)錄的氣凝膠材料，特性比以往有所改進(jìn)。此前，世界最輕固體的紀(jì)錄由另一種氣凝膠保持，它的密度為每立方厘米5毫克。
氣凝膠：固體也能輕如煙
由此看來(lái)氣凝膠應(yīng)該是固體。
如圖所示,氣凝膠是一種多孔狀、類似海綿結(jié)構(gòu)的硅元素固體,孔狀內(nèi)有99.8%的空間.這種新材料密度僅為3kg
(1)由題意知,“氣凝膠”的特點(diǎn)有:密度小、耐高溫、隔熱性好、富有彈性等. (2)覆蓋在金屬塊上氣凝膠的體積:V=Sh=5m2*6*10-3m=0.03m3,由ρ=可得,覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量:m=ρV=3kg/m3*0.03m3=0.09kg;(3)鋼材的質(zhì)量:m===1.58*105kg,由ρ=可得鋼材的體積:V鋼===20m3,由題知,氣凝膠的體積:V=V鋼=20m3,氣凝膠的質(zhì)量:m′=ρV′=3kg/m3*20m3=60kg 答:(1)氣凝膠這種物質(zhì)具有密度小、耐高溫的優(yōu)異的物理屬性;(2)覆蓋在金屬塊上的氣凝膠質(zhì)量為0.09kg;(2)采用“氣凝膠”代替鋼材來(lái)制造一架同樣大小的飛機(jī),則需“氣凝膠“的質(zhì)量為60kg.
氣凝膠是做什么用的?
又稱為干凝膠。當(dāng)凝膠脫去大部分溶劑，使凝膠中液體含量比固體含量少得多，或凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中充滿的介質(zhì)是氣體，外表呈固體狀，這即為干凝膠，也稱為氣凝膠。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛發(fā)、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質(zhì)，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。
美國(guó)宇航局科學(xué)家研制出的一種氣凝膠，作為世界最輕的固體，近日正式入選吉尼斯世界紀(jì)錄。這種新材料密度僅為每立方厘米3毫克（每升3克），是玻璃的千分之一。
美宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的新聞公報(bào)說(shuō)，該實(shí)驗(yàn)室瓊斯博士研制出的新型氣凝膠，主要由純二氧化硅等組成。在制作過(guò)程中，液態(tài)硅化合物首先與能快速蒸發(fā)的液體溶劑混合，形成凝膠，然后將凝膠放在一種類似加壓蒸煮器的儀器中干燥，并經(jīng)過(guò)加熱和降壓，形成多孔海綿狀結(jié)構(gòu)。瓊斯博士最終獲得的氣凝膠中空氣比例占到了99.8％。
氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時(shí)也被稱為“固態(tài)煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，最高能承受1400攝氏度的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測(cè)上有多種用途。俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器上，都用到了氣凝膠材料。
新入選吉尼斯世界紀(jì)錄的氣凝膠材料，特性比以往有所改進(jìn)。此前，世界最輕固體的紀(jì)錄由另一種氣凝膠保持，它的密度為每立方厘米5毫克。
氣凝膠：固體也能輕如煙
最輕的固體：氣凝膠
美國(guó)國(guó)家宇航局研制出的一種新型氣凝膠，由于密度只有每立方厘米3毫克，日前已經(jīng)作為“世界上密度最低的固體”正式入選《吉尼斯世界紀(jì)錄》。
這種氣凝膠呈半透明淡藍(lán)色，重量極輕，因此人們也把它稱為“固態(tài)煙”。
新型氣凝膠是由美國(guó)國(guó)家宇航局下屬的“噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”材料科學(xué)家史蒂芬·瓊斯博士研制的。它的主要成分和玻璃一樣也是二氧化硅，但因?yàn)樗?9.8％都是空氣，所以密度只有玻璃的千分之一。
別看這種氣凝膠貌似“弱不禁風(fēng)”，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用。它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力，在溫度達(dá)到1200攝氏度時(shí)才會(huì)熔化。此外它的導(dǎo)熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強(qiáng)39倍。由于具備這些特性，氣凝膠便成為航天探測(cè)中不可替代的材料，俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“火星探路者”探測(cè)器都用它來(lái)進(jìn)行熱絕緣。
氣凝膠在航天中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，美國(guó)國(guó)家宇航局的“星塵”號(hào)飛船正帶著它在太空中執(zhí)行一項(xiàng)十分重要的使命———收集彗星微粒。科學(xué)家認(rèn)為，彗星微粒中包含著太陽(yáng)系中最原始、最古老的物質(zhì)，研究它可以幫助人類更清楚地了解太陽(yáng)和行星的歷史。2006年，“星塵”號(hào)飛船將帶著人類獲得的第一批彗星星塵樣品返回地球。
但收集彗星星塵并不是件容易的事，它的速度相當(dāng)于步槍子彈的6倍，盡管體積比沙粒還要小，可是當(dāng)它以如此高速接觸其它物質(zhì)時(shí)，自身的物理和化學(xué)組成都有可能發(fā)生改變，甚至完全被蒸發(fā)。如今科學(xué)家有了氣凝膠，這個(gè)問(wèn)題就變得很簡(jiǎn)單了。它就像一個(gè)極其柔軟的棒球手套，可以輕輕地消減彗星星塵的速度，使它在滑行一段相當(dāng)于自身長(zhǎng)度200倍的距離后慢慢停下來(lái)。在進(jìn)入“氣凝膠手套”后，星塵會(huì)留下一段胡蘿卜狀的軌跡，由于氣凝膠幾乎是透明的，科學(xué)家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒。
有誰(shuí)能告訴我一些氣凝膠的知識(shí)
氣凝膠是改變21世紀(jì)的十大材料之一，最早是由美國(guó)科學(xué)工作者S.Kistler在1931年制得的一種低密度、高孔隙率的納米多孔材料，孔隙尺寸1～100nm之間，熱導(dǎo)率最低可以達(dá)到0.012W/(m·K)，是目前公認(rèn)熱導(dǎo)率最低的固態(tài)材料，也是目前最輕的固體，其優(yōu)異的理化性能打破了十余項(xiàng)吉尼斯世界紀(jì)錄。
氣凝膠有很多美譽(yù)，比如“藍(lán)煙”、“凍結(jié)的煙”、“終極保溫絕熱材料”、“超級(jí)海綿”等，這些都是其絕佳性能的體現(xiàn)，早在1993年美國(guó)NASA就已將氣凝膠應(yīng)用到航空航天各個(gè)領(lǐng)域。
（1）軍事及航空航天領(lǐng)域
與傳統(tǒng)絕熱材料相比，氣凝膠材料可以用更輕的質(zhì)量、更小的體積達(dá)到等效的隔熱效果。這一特點(diǎn)使其在航空、航天應(yīng)用領(lǐng)域具有舉足輕重的優(yōu)勢(shì)，目前主要應(yīng)用在太空服的絕緣材料和飛行器隔熱等；
（2）工業(yè)及建筑絕熱領(lǐng)域
在電力、石化、化工、冶金、建材行業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域，熱工設(shè)備大量存在。其中由于一些設(shè)備的特殊部位和環(huán)境，受到重量、體積或空間的限制，都需要用到這種高效的超級(jí)絕熱材料；
（3）太陽(yáng)能熱水器領(lǐng)域
太陽(yáng)能熱水器及其他集熱裝置的高效保溫是進(jìn)一步提高太陽(yáng)能裝置的能源利用率和其實(shí)用性的關(guān)鍵因素。將氣凝膠材料應(yīng)用于熱水器的儲(chǔ)水箱、管道和集熱器等，比現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱效率更高，更有效。
國(guó)內(nèi)從事最早、規(guī)模最大、實(shí)力最強(qiáng)的二氧化硅納米孔超級(jí)隔熱材料的生產(chǎn)企業(yè)是疏博納米，是一家集氣凝膠及其復(fù)合材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。從氣凝膠的原料、粉體、晶體、氈體、再到日用品、工業(yè)品、紡織品等多種應(yīng)用形式，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。
氣凝膠是化合物嗎?
氣凝膠只是一種狀態(tài),或者是一類材料,不能說(shuō)是化合物或不是化合物.有炭氣凝膠,硅氣凝膠,鎳氣凝膠,二氧化硅氣凝膠等. 詳細(xì)見(jiàn)百度氣凝膠, 氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài),世界上密度較小的固體(僅次于碳海綿).密度為3kg/每立方米.一般常見(jiàn)的氣凝膠為硅氣凝膠,其最早由美國(guó)科學(xué)工作者Kistler在1931年制得.氣凝膠的種類很多,有硅系,碳系,硫系,金屬氧化物系,金屬系等等.aerogel是個(gè)組合詞,此處aero是形容詞,表示飛行的,gel顯然是凝膠.字面意思是可以飛行的凝膠.任何物質(zhì)的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后,又可基本保持其形狀不變,且產(chǎn)物高孔隙率、低密度,則皆可以稱之為氣凝膠.
人類在新材料探索的道路上總在進(jìn)行著不懈的努力 世界上密度最小的固體“氣凝膠”就是新材料探索的重要成果
想得到氣凝膠的質(zhì)量，根據(jù)公式：m=ρv，在知道氣凝膠的密度的前提下，還需要知道氣凝膠的體積；
由于采用“氣凝膠”代替鋼材來(lái)制造一架同樣大小的飛機(jī)，所以，所需氣凝膠的體積的大小應(yīng)該與原來(lái)用的鋼材的體積相同．
利用告訴的鋼材的質(zhì)量和鋼材的密度，結(jié)合公式：ρ=mv即可求出鋼材的體積，從而可以解決此題．
已知：ρ膠=3kg/m3，ρ鋼=7.8×103kg/m3，m鋼=130噸=1.3×105kg
根據(jù)題目中告訴的鋼材的質(zhì)量和密度，可以求出這架飛機(jī)所需鋼材的體積V鋼
V鋼=m鋼ρ鋼=1.3×105kg7.8×103kg/m3≈19.2m3
由于氣凝膠的體積與鋼材的體積相同，
所以V膠=V鋼=19.2m3
氣凝膠的質(zhì)量m膠=ρ膠V膠=3kg/m3 ×19.2m3=57.2kg≈0.05噸．
氣凝膠網(wǎng)球拍什麼做的
網(wǎng)球拍目前的主流材料是碳纖維,當(dāng)然可以添加不同的材料.比如Wilson最新款的Blx系列,在碳纖維中加入了玄武巖纖維,從而改變了球拍的某些素質(zhì). 但是網(wǎng)球拍的內(nèi)腔的空的,有些廠家在網(wǎng)球拍的內(nèi)腔中加入了氣凝膠,這就是所謂的氣凝膠球拍. 所謂氣凝膠是一種新型材料,很輕,但是很堅(jiān)固.據(jù)說(shuō)很薄的一層氣凝膠就可以阻隔爆炸的威力了. 目前采用氣凝膠技術(shù)的有Dunlop的Aerogel系列,還有另外一個(gè)牌子,不是很記得了.
有人知道什么是氣凝膠面料嗎?
就比如說(shuō)素湃用的就是氣凝膠復(fù)合材料,也就是藍(lán)奇熱,它是有機(jī)高分子材料與無(wú)機(jī)納米氣凝膠材料的巧妙結(jié)合,可以更好的保暖.