世界上最轻的固体，密度比空气还要低，用手一捏就碎却能耐高温

时代在科技的带领下发生了日新月异的变化，如今我们的城市都已成为名副其实的“不夜城”，交通也是实现了“日行千里”，更别提人类如今在航天领域的丰功伟绩，那些各式各样的航天飞机、探测器以及空间站，都代表着人类如今欣欣向荣的发展。

神舟十三号顺利发射

许多人看到这些蔚为壮观的事物，都会发出惊叹，会想要知道这些庞然大物、机械巨人是如何诞生的。实际上，这都多亏了科学家们研发出来的新型材料，这些新材料总能突破旧材料带来的束缚，为科学发展带来新机遇、新发展。今天，我们的“主角”就是新材料的一员，世界上最轻的固体——气凝胶。

新材料与气凝胶

社会的发展史，实际上就是一部材料的进化史。从石器时代，到青铜时代，再到黑铁时代，材料的进步让我们的生产力提升，从而让我们的社会组织形态发生转变，从上古时代的部落联盟制，演化成为统一的国家形态。而近代工业革命之后，随着蒸汽机等新动力的发现，材料也随之出现巨变，工业“粮食”之称的钢，金属界的“万金油”铝，“空间金属”的钛合金等等，都是新时代才发现的材料。

钛合金可用于制造飞机及发动机

这些新材料构是工业、航天业的“血肉”与“骨骼”，联合在一起构筑起了新时代的桥梁，当今世界没有哪一个领域的发展离得开这个新兴材料，可以说它们就是现代社会的“米粮”，是社会发展所不可或缺的部分。在这些新材料的助力之下，我们有不断的发展另外的新材料，这就形成了一个良性循环。气凝胶，就是在这样的环境中诞生的高新材料。

气凝胶

这个诞生在20世纪“尾巴”上的材料，被称为世纪上最轻的固体，是公认的“未来最具潜力的十大材料之一”，在国际上十分受重视，可以说是一种战略性的材料。那么，气凝胶到底是为什么被称为最有前途的材料？它具有哪些神奇的功能？

神奇的气凝胶

有一种材料，它看起来就像是一团蓝色的云彩，又像是一团捉摸不定的蓝色烟雾，给人一种梦幻、绮丽的美感，但是实际上这不是烟也不是云彩，而是一种固体材料，气凝胶。在讲述气凝胶之前，我们先要来认识凝胶。

凝胶

什么是凝胶，顾名思义就是凝固的胶体。而胶体，是一种介于溶液与浊液之间的混合物，胶体通常会出现“丁达尔效应”，即光线透过胶体时出现的“光路”现象。那么胶体这样的混合物是如何形成凝胶的呢？因为胶体具有介稳性，因此只要往里面加入电解质，其中的带电荷物质就会发生碰撞，增大黏性，最终失去流动性，变成外观均匀，并保持一定形态的半固体，我们爱吃的喜之郎果冻就属于凝胶。

自然中的光柱也是丁达尔现象的表现

像果冻这样的凝胶，因为是由液体形成的，也被称为液态凝胶，因此气凝胶就是由气体充满的凝胶。为什么科学家会想到用气体充满凝胶呢？事实上，这个未来最有前景的材料的“出生”来自于一场赌约。1931年，美国科学家史蒂文·吉斯特勒在吃东西时与同事打了个赌，看谁能够将果冻中的固体替换成液体，并且还维持果冻固体形态。

Q弹的果冻

为了使凝胶的形态不发生坍缩，吉斯特勒想了许多办法，最终为了不破坏凝胶的网格结构，使用酒精来替换水分，然后利用“超临界干燥法”将酒精从液态转换为气态（酒精易挥发），于是，最早的气凝胶就在这个赌约中诞生了。此后，吉斯特勒进行了多种材料的气凝胶实验，并将气凝胶推广至科学界。

水凝胶

到21世纪气凝胶已经发展壮大成为一个庞大的“家族”，其中包括金属气凝胶、氧化物气凝胶、有机碳气凝胶。其中最火的要数二氧化硅气凝胶，这种气凝胶看起来如云似雾，十分的单薄，但实际上却是有名的“胸口碎大石”杂耍人员，即使上千斤的力量往下压都不会发生任何的形变，用它来制作防弹背心或者防弹车，根本不惧炸弹的威胁，强度十分高。

制作二氧化硅气凝胶的过程

其次，二氧化硅气凝胶还具有良好的隔热性能。将一朵花放在其上上加热，花朵并不会被火焰灼烧，而只是在热气下舒展身姿，而且用手触摸气凝胶完全感受不到高温，只有淡淡的热意。最后，气凝胶还有良好的吸附性，由于其内部结构是海绵一样的网状结构，再加上凝胶本身就具有吸水性质，因此可以具有比海绵还优秀的吸附性质。

扛得住高温的气凝胶

在气凝胶实验上，我国虽然开始得较晚，但是我们的速度非常快，2013年浙江大学的教授团队就研制出了目前世界上最轻的气凝胶，全碳气凝胶。全碳气凝胶的密度是空气密度的六分之一，将它放在花朵上，花瓣都不会变形，堪称是轻如蝉翼。那么，如此神奇的气凝胶具有什么样的作用呢？

气凝胶的作用

气凝胶，由于其结构为微纳多孔网络状，因此衍生出多种功能，譬如说优异的隔热性能、抗压性能、吸附性能，因此具有广阔的应用空间。首先，因为气凝胶具有高阻隔性能、以及低热导率，因此可以作为隔热保温材料，再加上气凝胶具有无机防火、吸水性能强、柔软、绿色环保等特质，因此在未来有望取代纤维制、石棉制、以及玻璃制的保温杯、保温毯等物质，加速实现碳中和。

可以放在花瓣上的全碳气凝胶

并且由于它在具有高阻热性能时，还具有极大的抗压强度，因此是最好的航空材料，可以作为宇航服以及航天的表面涂层材料，帮助航天器度过大气层的烈火炙烤，从而提升航天器以及航天人的防火安全。

气凝胶的结构图

此外，气凝胶还具有超强的吸附性，其中全碳气凝胶能吸附比自身质量高900倍的有机溶剂，并且一秒钟一克的气凝胶颗粒能吸附68.8克的有机溶剂，用这个来吸收泄露在海上的石油，不仅环保，而且效率也十分的高。

结语

不过，虽然气凝胶在各个方面都有着光明的应用前景，不过由于其本身的易碎性以及研发成果的转化率，目前它还停留在实验室探索、研究层面上。不过路途是曲折的，但未来是光明的，只要不懈地努力，还是会有实现的一天。