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最轻的固体材料

 大科技杂志社 2019-11-08

世界上最轻的固态物质是什么?棉花?头发?实际上都不是,而是科学家们发明的新材料——气凝胶。世界上最轻的气凝胶1立方厘米仅重0.16毫克,不到空气密度的1/8,这种物质如此之轻,以至于16立方厘米的气凝胶可以平稳地放置在一片叶子、一朵花的花蕊或者蒲公英的种子上,而不会将这些脆弱的东西压坏。

这怎么可能呢?不妨让我们了解一下气凝胶是怎么做成的。首先,准备一点凝胶粉,随后将其与热水搅拌,放在冰箱里冷却后,你会得到一块固体凝胶。但是,如果将这块凝胶放置在烤箱中烘干,去掉其水分后,一般情况下,这块凝胶会失去稳定的结构,破碎成一堆粉末。但是假如凝胶的水分全去除了,仍能保持固定的形状,这时凝胶会非常轻。

而科学家们可以在不破坏凝胶结构的基础上,去除其水分,这样凝胶体积中99.98%的成分是空气,固体很少,就制造出了气凝胶,这种新材料看上去就像一缕凝固的烟。

虽然看上去弱不禁风,但气凝胶实际上非常牢固,一些气凝胶能承受大于自身体重几千倍的压力,而且由于空气本身是热的不良导体,所以气凝胶可以用作隔热与防火材料,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。

而在实际生活中,不同材料制成的气凝胶还会有更多不同的用处。用金属硫化合物制成的气凝胶将具有半导体性质,可以用于制作太阳能电池;用石墨烯制作的气凝胶弹性会非常好,质量非常轻,能吸收比自身质量重900倍左右的液体,可以充当处理海洋石油污染的除污海绵;2011年,美国宇航局科学家们用一种特殊的聚合物材料制成的气凝胶,其弹性犹如橡胶,比由二氧化硅制成的气凝胶强度强500倍,一小块就能托起一辆车的重量;而一些科学家还正在利用气凝胶的多孔性、无毒性,让其作为人体内药物的运输工具。

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