世界上最轻的材料

工程师表示这种材料的强度源于格子设 计理念带来的有规则结构。 相比之下，其它超轻型物质，包括气凝 胶和金属泡沫材料，他们的分子结构就较随意 了。这也使得他们的硬度、强度、能量吸收或 传导能力比制造它们的原材料要差。 William Carter是HRL实验室结构材料学 主管，他把新材料和大体积低密度材料做了对 比。 Carter说：“现代的建筑，以埃菲尔铁塔 （the Eiffel Tower）和金门大桥（the Golden Gate Bridge）为典型，都是凭借他们的结构， 都达到了让人难以置信的轻重量和稳固性。
德科学家研发世界上最轻的材料，每立方厘米仅重 0.2毫克，比空气轻6倍
• 它看起来像一块黑色不透明的海绵，是 由99.99％的空气构成。新材料性能稳 定，具有良好的导电性、可延展性而且 非常坚固，因此，可广泛应用于电池、 航空航天和电气屏蔽等领域。其是由多 孔的碳管在纳米和微米尺度三维交织在 一起组成的网状结构。尽管其质量很轻， 但弹性却非常好，拥有极强的抗压缩能 力和张力负荷。它可以被压缩95%，然 后恢复到原有大小。它还几乎能吸收所 有光线。 • aerographite是一个网状的碳管，直径 为约15纳米。该材料通过把氧化锌晶体 放在特殊的烤炉中，然后将它们加热至 900摄氏度制成。由于它很轻以及拥有 相对大的表面积，aerographite可以用 于研制轻得多的锂离子电池、防水的衣 服、更轻的计算机、空气净化器、净水 设备以及卫星防护屏。
• http://tv.cntv.cn/vodplay/457cdafcd9394abf aa6d1673938926f7/860010-1114010100 • http://jingji.cntv.cn/2012/10/30/VIDE13515 75606475835.shtml • http://www.td.tv/2012/10/30/VIDE1351562 113282241.shtml
导管、 烟道的 保温
容器保温
储罐的 保温
阀门箱和 其他松散 填充材料 的保温
管道设备保温的实物图
气凝胶复合材料应用在暖气管道上的效果图 1
气凝胶复合材料可很容易地安装在内墙上
房屋隔热效果对比
气凝胶进军时尚界
Hugo boss
“零夹层”气凝胶纤维 3mm防风衣 （40mm羽绒服）
碳纤维加气凝胶内底 英· 安妮征服喜马拉雅 山
水
聚 合
前驱体
溶 胶
凝胶
气凝胶
气凝胶形成示意图
固 体 烟
气凝胶在太空任务的应用
美“火星探路者”探测器 （保护机器人电子仪器设备）
“火星漫步者”，抵挡入夜-100℃超低温
俄罗斯“和平号”空间 站
绝缘
“星尘计划”
• • 美宇航局星尘计划首席 科学家 ——邹哲
星 尘 计 划 模 拟 图
宇宙飞船重返地面 高速飞行中承受大气层剧烈摩擦 气凝胶隔绝千摄氏度高温 保障航天器安全返还
特性：高孔隙率、高比表面积 强力吸附剂 效果优于活性炭 防毒面具、动物房除臭等
太阳能收集板上的应用
具有高度透光率及低热导率的气凝胶对入射光几乎没有反 射损失，能有效的透过太阳光，因此气凝胶特别适合于用 作太阳能集热器及其它集热装置的保温隔热材料，当太阳 光透过气凝胶进入集热器内部，内部系统将太阳光的光能 转化为热能，气凝胶又能有效阻止热量流失。
气凝胶是怎么制作的
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Larry Hrubesh博士研制的。 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（高压釜）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 了体积的99.8％。 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。
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美总统奥巴马视察 拉斯韦加斯的内利斯空军基 太阳能电池板
新型太阳能热水器 集热效率提高1倍 热损失下降到现有水平的30%以下
气凝胶复合材料
Biblioteka Baidu
柔软 绝热
工业设备及管道的保温
锅炉、炼解炉、 干燥机和窑的 保温
蒸馏塔的 保温
汽轮机 的保温
流程管道 的保温
沉淀器/过滤 器的内衬的 保温
冷流程管 道的保温
气凝胶材质帐篷 适用于极低恶劣环境 南极洲、北极圈探险队专用 防水、透气、质轻、保温
气凝胶的体育竞技系列
邓普禄气凝胶255网球拍
韧性 轻质 拉伸强度 结构力度
美国工程师发布世界上“最轻的材料”
这种物质由微小的中空金属管组成， 金属管之间留有空隙并按对角交叉回交的 方式排列，整体结构是一个“微小的格 子”。 研究人员说这种材料不但比聚苯乙烯 泡沫塑料轻100倍，并且还具有“非常高的 吸收能量”的特性。 可能的应用领域包括下一代电池和减 震器。 “这些中空管的管壁厚度不足人类发 丝的千分之一，而这项技术的核心技巧就 是把中空管相互连接在一起构成格子。” 特点一：密度低 这样设计结构的材料密度达到 0.9mg/cm3。世界上最轻的固体材料硅土 气凝胶（Silica aerogel）的密度是 1mg/cm3，所以比它还轻。金属微格子之 所以这么轻是因为它是由0.01%的固体和 99.99%的空气组成的。
美· 宇航服气凝胶材质的隔热内里 该夹层约18毫米厚度 能够帮助宇航员承受抗击 1400℃的高温~-130℃的超低温 ·
军事应用
美· DDG51驱逐舰
船舶保温，如锅炉、舱壁、舱体、甲板、 热力源、管道、烟囱和甲板等
英· 美洲豹战斗机· 机舱隔热层
美· 鱼鹰直升机· 舱壁隔热和红外线
6mm气凝胶能够承受1kg烈性炸药爆炸 不变形、不损坏 且硬度、韧性可调节 与特殊材料复合可优化提升性能 军用车辆外部装甲
• 胶体 是一种均匀混合物，在胶体中含有两
种不同状态的物质，一种分散，另一种连 续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴 所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之 间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径 介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体 系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。
• 分类
按照分散剂状态不同分 气溶胶——以气体作为分散介质的分散体系。其分 散质可以是气态、液态或固态。：如烟扩散在空 气 液溶胶——以液体作为分散介质的分散体系。其分 散质可以是气态、液态或固态。：如Fe(OH)3胶 固溶胶——以固体作为分散介质的分散体系。其分 散质可以是气态、液态或固态。如有色玻璃、烟 水晶 如：1．烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、 水晶是固溶胶体，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶。
世界上最轻的材料
源自太空任务的高科技材料
——掀起绝热保冷新革命
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气凝胶实例
最轻的固体
美国宇航局科学家研制出的一种气凝胶， 作为世界最轻的固体，正式入选吉尼斯世 界纪录。 密度为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”。