气凝胶世界上密度最的固体_气凝胶 密度

气凝胶世界上密度最的固体_气凝胶密度
任何东西都有密度，只是我们大家日常生活中不需要知道和用到而已，那么密度对于
物理学来说却有着无比重要的地位，那今天我们就来看看密度最小的固体有何神奇之处。

世界上密度最小的固体
气凝胶，英文aerogel，又称为干凝胶。

是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。

当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结
构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。

如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。

气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。

简介
气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。

密度为3kg/立方米。

一般常见的气凝胶为硅气凝胶，其最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得。

气凝胶的种类
很多，有硅系，碳系，硫系，金属氧化物系，金属系等等。

aerogel是个组合词，此处
aero是形容词，表示飞行的，gel显然是凝胶。

字面意思是可以飞行的凝胶。

任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低
密度，则皆可以称之为气凝胶。

因为密度极低，目前最轻的硅气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，
所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。

由于里面的颗粒非常小(纳米量级)，所以可见光
经过它时散射较小(瑞利散射)，就像阳光经过空气一样。

因此，它也和天空一样看着发蓝(如果里面没有掺杂其它东西)，如果对着光看有点发红。

(天空是蓝色的，而傍晚的天空
是红色的)。

由于气凝胶中一般80%以上是空气，所以有非常好的隔热效果，一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。

即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间，玫瑰也会丝
毫无损。

气凝胶在航天探测上也有多种用途，在俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探
路者”的探测器上都有用到这种材料。

气凝胶也在粒子物理实验中，使用来作为切连科夫
效应的探测器。

位在高能加速器研究机构B介子工厂的Belle 实验探测器中一个称为气凝胶切连科夫计数器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的粒子鉴别器，就是一个最新的
应用实例。

这个探测器利用的气凝胶的介于液体与气体之低折射系数特性，还有其高透光
度与固态的性质，优于传统使用低温液体或是高压空气的作法。

同时，其轻量的性质也是
优点之一。

特性
气凝胶，作为世界界最轻的固体，已入选吉尼斯世界纪录。

这种新材料密度仅为3.55千克每立方米，仅为空气密度的2.75倍;干燥的松木密度(500千克每立方米)是它的140倍。

这种物质看上去像凝固的烟，但它的成分与玻璃相似。

由于它的密度极小，用于航空
航天方面非常合适。

美宇航局喷气推进实验室，该实验室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。

琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。

气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量，有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。

这
种新材料看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400摄氏度的高温。

气凝胶的
这些特性在航天探测上有多种用途。

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。

美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶，由于密度只有每立方厘米3毫克，日前已
经作为“世界上密度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。

这种气凝胶呈半透明淡蓝色，重量极轻，因此人们也把它称为“固态烟”。

新型气凝
胶是由美国国家宇航局下属的“喷气推进实验室”材料科学家史蒂芬·琼斯博士研制的。

它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅，但因为它99.8%都是空气，所以密度只有玻璃的
千分之一。

气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。

它可以承受相当于自身质量几千倍的
压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。

此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力
比最好的玻璃纤维还要强39倍。

由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代
的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。

气凝胶在航天中的应用远不止这些，美国国家宇航局的“星尘”号飞船正带着它在太
空中执行一项十分重要的使命———收集彗星微粒。

科学家认为，彗星微粒中包含着太阳
系中最原始、最古老的物质，研究它可以帮助人类更清楚地了解太阳和行星的历史。

2021年，“星尘”号飞船将带着人类获得的第一批彗星星尘样品返回地球。

但收集彗星星尘并不是件容易的事，它的速度相当于步枪子弹的6倍，尽管体积比沙
粒还要小，可是当它以如此高速接触其它物质时，自身的物理和化学组成都有可能发生改变，甚至完全被蒸发。

如今科学家有了气凝胶，这个问题就变得很简单了。

它就像一个极
其柔软的棒球手套，可以轻轻地消减彗星星尘的速度，使它在滑行一段相当于自身长度
200倍的距离后慢慢停下来。

在进入“气凝胶手套”后，星尘会留下一段胡萝卜状的轨迹，由于气凝胶几乎是透明的，科学家可以按照轨迹轻松地找到这些微粒。

其他用途
1、制作火星探险宇航服
2002年，美国宇航局成立了一家公司，专门生产更结实更有韧性的气凝胶。

美国宇航局2021年已经确定，在2021年火星探险时，宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。

该公司的资深科学家马克·克拉杰沃斯基说，只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝
胶层，那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的超低温。

“这是我见过的
最有效的恒温材料。

”马克如是说。

2、防弹不怕被炸
防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。

美国宇航局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车进行测试。

根据试验室的试验情况来看，如果在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶，那么，就算炸药直接炸中，对金属片也分毫无伤。

3、可处理生态灾难
环保是新型气凝胶的第三个重要作用。

科学家们将气凝胶亲切地称为“超级海绵”，因为其表面有成百上千万的小孔，所以是非常理想的吸附水中污染物的材料。

美国科学家新发明的气凝胶居然能吸出水中的铅和水银。

据这位科学家称，这种气凝胶是处理生态灾难的绝好材料，比如说1996年“海上快车”油轮沉没后，72000吨原油外泄，如果当时用上这种材料的话，那么就不会导致整个海岸受到严重的污染。

4、网球拍击球能力更强
新型气凝胶也将步入我们每个人的未来日常生活。

比如说美国的Dunlop体育器材公司已经成功研发了含有气凝胶的网球拍。

这种网球拍据说击球的能力更强;2021年年初，66岁的鲍博·斯托克成为第一个将气凝胶用于住房的英国人：“保温加热的效果非常好，我将空调的温度下降了5℃，结果室内的温度仍然非常舒适。

”登山者也对气凝胶的运用充满了希望。

英国登山家安尼·帕尔门特2021年登珠峰时所穿的鞋子就是使用了部分气凝胶材料，他的睡袋里也有一层这种新材料。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。