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气凝胶是世界上最轻的固体材料气凝胶

来源:热象纳米团队 日期:2020/1/3 11:14:35 人气:74

这不是烟,而是一种固体,确切地说是世界上最轻的固体——气凝胶

气凝胶是什么?首先我们来重新认识下“凝胶”。

一定浓度的高分子溶液或溶胶,在适当条件下,粘度逐渐增大,最后失去流动性,整个体系变成一种外观均匀,并保持一定形态的弹性半固体,这种弹性半固体称为凝胶。

“气凝胶有什么用途?”相信每个人都会有这样的疑问。回答也会是各式各样,“它有着极低的热导率,可以作为超级隔热材料”“它可以用作电极”“它可以用于污染治理”

气凝胶是世界上最轻的固体材料气凝胶

总的来讲,气凝胶的性能主要由两部分贡献:一部分是结构,简单地说就是由多孔性质衍生出的性能,比如优良的隔热性能。用火焰隔着气凝胶对一朵花进行加热,花朵几乎没有任何损伤。此外,某些气凝胶还表现出优异的吸附性能,如“碳海绵”。气凝胶可以制作成为保温毡,具有柔软﹑易裁剪﹑密度小、无机防火﹑整体疏水、绿色环保等特性,有望替代玻璃纤维制品、石棉保温毡、硅酸盐纤维制品等不环保、保温性能差的传统柔性保温材料。现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而“碳海绵”的吸收量是250倍左右,最高可达900倍。同时,“碳海绵”具备高弹性,被压缩80%后仍可恢复原状。这让人很容易想到用它来处理海上的漏油,将它们撒在海面上,就能把漏油迅速地吸收进来,因为有弹性,吸的油能够被压出来回收利用。有望在治理海上漏油方面发挥重要作用。

世界上最轻的固体材料气凝胶

另一部分的性能来源于构成气凝胶骨架的成分处于纳米尺度。纳米尺度粒子本身具有的某些性能,以气凝胶的形式存在时,往往会得到增强。比如锂电池的电极材料——二氧化锰(MnO2),当它以气凝胶的形式存在时,锂电池的放电性能得到了大幅度提高。

作为一种诞生于20世纪初的材料,气凝胶本不属于最近发现的“新材料”,然而其各方面的优良特性使其受到广泛关注,这种材料的应用还需要去不断研究、探索。

来源:中国科学院金属研究所

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