世界上密度最小的固體
世界上有很多微小的東西,那么世界上密度最小的固體又是什么呢?
氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài),世界上密度最小的固體。密度為3千克/每立方米,目前最輕的硅氣凝膠僅有 0.16 毫克每立方厘米,略低于空氣密度,所以也被叫做“凍結(jié)的煙”或“藍(lán)煙”。由于里面的顆粒非常小(納米量級(jí)),所以可見光經(jīng)過(guò)它時(shí)散射較小,就像陽(yáng)光經(jīng)過(guò)空氣一樣。因此,它也和天空一樣看著發(fā)藍(lán)。由于氣凝膠中一般 80% 以上是空氣,所以有非常好的隔熱效果,一寸厚的氣凝膠相當(dāng) 20 至 30 塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在火柴與火焰之間,火柴沒(méi)有被點(diǎn)燃。
硅氣凝膠的主要成分和玻璃一樣也是二氧化硅,但因?yàn)樗?99.8% 都是空氣,所以密度只有玻璃的千分之一。氣凝膠貌似“弱不禁風(fēng)”,其實(shí)非常堅(jiān)固耐用。它可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力,在溫度達(dá)到 1200 攝氏度時(shí)才會(huì)熔化。此外它的導(dǎo)熱性和折射率也很低,絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強(qiáng) 39 倍。由于具備這些特性,氣凝膠便成為航天探測(cè)中不可替代的材料。
氣凝膠的其他用途:
1.制作火星探險(xiǎn)宇航服
2002 年,美國(guó)宇航局成立了一家公司,專門生產(chǎn)更結(jié)實(shí)更有韌性的氣凝膠。美國(guó)宇航局現(xiàn)在已經(jīng)確定,在 2018 年火星探險(xiǎn)時(shí),宇航員們將穿上用新型氣凝膠制造的宇航服。該公司的資深科學(xué)家馬克·克拉杰沃斯基說(shuō),只要在宇航服中加入一個(gè) 18 毫米厚的氣凝膠層,那么它就能幫助宇航員扛住 1300℃ 的高溫和零下 130℃ 的超低溫。“這是我見過(guò)的最有效的恒溫材料。”馬克如是說(shuō)。
2.防彈不怕被炸
防彈是新型氣凝膠的第二個(gè)重要用途。美國(guó)宇航局的這家公司正在對(duì)用氣凝膠建造的住所和軍車進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)試驗(yàn)室的試驗(yàn)情況來(lái)看,如果在金屬片上加一層厚約 6 毫米的氣凝膠,那么,就算炸藥直接炸中,對(duì)金屬片也分毫無(wú)傷。
3.可處理生態(tài)災(zāi)難
環(huán)保是新型氣凝膠的第三個(gè)重要作用。科學(xué)家們將氣凝膠親切地稱為“超級(jí)海綿”,因?yàn)槠浔砻嬗谐砂偕锨f(wàn)的小孔,所以是非常理想的吸附水中污染物的材料。美國(guó)科學(xué)家新發(fā)明的氣凝膠現(xiàn)在居然能吸出水中的鉛和水銀。據(jù)這位科學(xué)家稱,這種氣凝膠是處理生態(tài)災(zāi)難的絕好材料。
4.網(wǎng)球拍擊球能力更強(qiáng)
新型氣凝膠也將步入我們每個(gè)人的未來(lái)日常生活。比如說(shuō)美國(guó)的 Dunlop 體育器材公司已經(jīng)成功研發(fā)了含有氣凝膠的網(wǎng)球拍。這種網(wǎng)球拍據(jù)說(shuō)擊球的能力更強(qiáng);今年年初,66 歲的鮑博·斯托克成為第一個(gè)將氣凝膠用于住房的英國(guó)人:“保溫加熱的效果非常好,我將空調(diào)的溫度下降了 5℃,結(jié)果室內(nèi)的溫度仍然非常舒適。”。