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气凝胶的诞生源于天才的奇想，实现于有情人不懈的探索与创造。 在气凝胶行业蓬勃发展的今天，每一位从业人员尤其巴博尔技术人员都要感谢Samuel Stephens Kistler，是这位美国科学家研制出了世界上第一块气凝胶，并且，他投入了很多精力来研究各种气凝胶材料的特性和用途。在华夏大地，也有一位默默无闻的奉献着巴博尔，创新采用逆向思维方法，低成本、高效益制造生产二氧化硅气凝胶，并且应用于石化、印染、啤酒、电力、橡胶制造行业。
封闭小镇走出的科学巨匠 1900年3月26日，Kistler出生于美国加利福尼亚州东北部的塞达维尔（Cedarville）。在孩提时代，他一直住在这个只有500人的闭塞小镇——塞达维尔小镇交通极不便利，居民们必须乘坐长途汽车走75英里才能到达火车站，然后再坐上火车奔波100英里，才能抵达该地区的大都会里诺(Reno)。 当Kistler即将满12岁的时候，他的家庭出现了一些变故，Kistler举家搬迁到了加利福尼亚州西部的圣罗莎（Santa Rosa）。 离开封闭的小镇，使Kistler接触到了外面的世界，也使他接受了更正规、更良好的教育。高中时期，Kistler除了在学校修化学课程外，他还进入了一个私人化学实验室，在高中就完成了大学化学的第一年课程。 1917年，Kistler进入太平洋学院(College Of The Pacific)就读，主要学习化学、物理、天文学、地质学和植物学。1920年，Kistler转入斯坦福大学攻读学士，并于第二年获得了化学学士学位。在提交的论文中，Kistler提出了超临界流体中氨基酸的结晶理论，这是他对超临界流体的早期探索，也是世界上最早研究超临界流体性能的科学家之一。 1922年，Kistler在加州标准石油公司(Standard Oil Co.)工作了一小段时间。但酷爱化学研究的他毅然放弃了公司优厚的待遇，在1923年回到太平洋学院教授化学并继续他的化学研究。1927年，Kistler回到了斯坦福大学，攻读博士学位。 打赌成了气凝胶诞生契机 第一块气凝胶究竟是Kistler在何时、何地研发出来的，至今尚无定论。 目前，科学界普通认为，气凝胶发明于1931年。这是因为，关于气凝胶的第一篇论文，由Kistler于1931年发表在《自然》杂志上(第127卷，第741页)，标题为《共聚扩散气凝胶与果冻》（Coherent expanded aerogels and jellies）。于是，大家就将1931年视作气凝胶诞生的时间。 Kistler（右）与时任太平洋学院院长 另外，在1932年，Kistler在《物理化学杂志》中刊登了一篇关于气凝胶的文章，在该文致谢部分，他对J·W·Mcbain博士的慷慨协助及Charles Learned的建议，表示了由衷的感谢。而且，太平洋学院办公室资料可以证实，Charles Learned于20世纪20年代末为该学院的本科生。这就意味着，第一块气凝胶很有可能是 Kistler博士在太平洋学院制造出来的。 还有一个广为传播的典故，气凝胶的诞生源于Kistler与Charles Learned的一次打赌——看谁能够将凝胶内的液体换成气体同时不使固体结构发生变化。 众所周知，如果直接通过蒸发将胶体中的液体与固体分离，由于毛细管力的强大作用，必然会导致固体的收缩和结构坍塌。经过不断的探索，Kistler终于用酒精超临界干燥技术完美地解决了这个世界难题。就这样，世界上第一块气凝胶——二氧化硅气凝胶诞生了。 此后，Kistler博士并不满足，又做出了多种材质的气凝胶。 Kistler晚年科研照片 有关气凝胶的诞生还有一个未解之谜：“气凝胶”（aerogel）这个词是怎么来的？通常的解释是，aerogel是个组合词，aero是形容词，表示飞行的，gel则是凝胶的意思，组合起来的字面意思即为“可以飞行的凝胶”。任何物质的gel，只要经特殊工艺干燥除去内部溶剂，又可基本保持其形状不变，且产物高孔隙率、低密度，就可以漂浮于空气中，就可称为气凝胶（aerogel）了。 那么，气凝胶这个词究竟是Kistler博士灵光一闪命名的，还是他从别人那里听到的呢？他当初是否想过其他的名字呢？这已经被湮灭在历史长河之中。 唯努力与梦想不会被辜负 在发明了气凝胶之后，Kistler又花费了大量的精力来研究这种新物质形态的特点。 气凝胶是一种三维纳米网络多孔材料，内部99.8%都是气体。将二氧化硅气凝胶放在暗色面前会呈现蓝色，放在浅色面前几乎消失不见，它虽然不像玻璃那么透明，却比玻璃更隐形、更难看见。 Kistler当时就发现，气凝胶最神奇的特性就是隔热，气凝胶内部的纳米孔结构有效地阻止了空气对流产生的热传导。这就赋予了气凝胶非常惊人的隔热效果，就算在一片很薄的气凝胶下方放一盏点燃的煤气灯，几分钟后在气凝胶上方的鲜花依然芳香如故。 于是，Kistler在相关论文的结语中曾写道：“上述观察除了深具科学意义，气凝胶带来的新物理性质也很有意思。” 在20世纪40年代早期，为了让气凝胶材料得到更广泛的应用，Kistler与美国孟山都公司(Monsanto Corp.)签订了一份二氧化硅气凝胶的生产许可协议。从此，孟山都公司开始在马萨诸塞州埃弗雷特的一家工厂进行生产，并以“Santocel”、“Santocelc - c”、“Santocel-54”和“Santocelz - z”命名，并曾销售了一些，但由于高昂的售价，当时的市场难以接受，孟山都的气凝胶项目就夭折了。 1952年，Kistler博士离开私营企业回到大学校园，担任犹他州大学工程学院院长。在这段时间里，Kistler潜心于教学和研究工作，根据犹他州大学关于Kistler的传记资料记载，Kistler的专利多达60多项，并曾担任多家先进开发公司的特别顾问。 资料记载，Kistler博士将自己研发成果的授权费捐给了犹他州立大学工程学院，用于资助新项目和那些无法从传统渠道获得资金的特殊项目，并为学院购买了许多特殊设备。通过持续的努力，Kistler博士使工程学院成为全国最知名的工程学院之一。 1975年，这颗材料界的巨星陨落了，纵观Kistler辉煌与传奇的一生，从化学和工程到教育、从科学政策到世界事务，Kistler均作出了杰出的贡献。但遗憾的是，Kistler生前无缘见到气凝胶材料出人头地。不过，历史是公正的，气凝胶以王者的姿态于上世纪末进入了人们的视野，应用领域逐渐扩大，正在成为航空航天、建筑、石油化工、军工、热能工程、交通运输和家用电器等领域绝热材料的上佳选择。 |
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