[圖文]科學家發明世上最輕固體
氣凝膠——被科學家喻為可改變世界的神秘物質
氣凝膠的應用逐漸溶入人們日常生活
氣凝膠是世界最輕的固體材料
據國外媒體報道,一種材料可以避免你的房屋遭受炸彈襲擊,可以吸收溢出的油,甚至該材料還能幫助人類探測火星。它就是被科學家喻為本世紀能夠改變世界的物質——氣凝膠。
被稱為「冰凍煙霧」的氣凝膠是本世紀奇跡材料
這種材料就是氣凝膠,目前世界上最輕的固體,它能夠抵禦1公斤炸藥的直接爆炸,而且可以承受超過1300攝氏度高溫噴射。目前,科學家們正在積極開發該材料新的應用領域,從下一代網球球拍到用於人類登陸火星所穿著的超級絕緣太空服。
預計氣凝膠將成為與上世紀神奇材料相提並論,比如:上世紀30年代酚醛塑膠、80年代碳纖維和90年代硅樹脂。美國西北大學化學教授莫科瑞•卡納特茨迪斯說,「這是一個非常神奇的材料,它是迄今為止人類生產的密度最低的材料,同時它還有諸多用途,諸如用於過濾污染水質、對超高溫度進行絕緣處理以及珠寶行業也使用它。」
人們更習慣稱氣凝膠為「冰凍煙霧」,它是將硅膠快速萃取水分,緊接著用二氧化碳代替水分。因此,它在極端高溫和吸收諸如原油等污染物質方面有顯著表現。
三大應用領域:太空宇航、防爆裝置、除污吸附劑
據瞭解,氣凝膠的發明過程富有戲劇色彩,1931年,它是在美國化學家打賭中研製成功的。但是早期產品材料脆弱、價格昂貴,最初僅供實驗室研究。幾十年之後,美國宇航局意識到該材料的特殊性,對此頗感興趣,進而氣凝膠才逐漸進入應用領域。1999年,美國宇航局「星塵」號太空探測器攜載著裝滿氣凝膠的拳擊手套進入太空,並計畫用氣凝膠捕捉彗星尾部塵埃微粒,2006年,「星塵」號滿載由氣凝膠採集的彗尾塵埃樣本回到地球。2002年,由美國宇航局創建的阿斯彭氣凝膠公司生產出了更堅固、更韌性的氣凝膠。著眼於未來,科學家們正在研製利用氣凝膠作為新型太空服的絕緣內襯材料,有助於2018年宇航員首次登陸火星。阿斯彭公司資深科學家馬克•克拉耶維斯基相信一層18毫米厚的氣凝膠即能充分保護宇航員抵禦零下130攝氏度的極度溫度環境,他指出,這是我們所見到的最好的絕緣材料。
氣凝膠還用於測試未來防彈住宅和軍用裝甲車輛,在實驗室,一個覆蓋6毫米厚氣凝膠的金屬板在炸藥的直接爆炸中竟沒有絲毫損壞。此外,它還具有環保特性,被科學家們描繪為「終極海綿」,其表面數百萬個小孔是吸收水中污染物質的最佳材料。卡納特茨迪斯已設計一種新的氣凝膠,它能夠除去水中的鉛和水銀,其他型號的氣凝膠用於吸附溢出的油。他指出氣凝膠可以用於處理一些環境災難,如:1996年英國彭布魯克郡米爾福德港72000噸原油洩漏。
氣凝膠的應用使人們的生活受益匪淺
除此之外,人們每天的生活也逐漸溶入了氣凝膠的應用,體育裝備公司鄧祿普現已採用氣凝膠研製一系列壘球和網球球拍,該材料加入之後能使球拍擊球更有力度。今年初,英國66歲的鮑勃•斯托克爾成為擁有了一套用氣凝膠隔熱的房子,他也因此成為擁有這種房子的第一位英國人。
登山愛好者也體驗到了氣凝膠的益處,2006年英國登山者安妮•帕曼特爾穿著氣凝膠鞋墊登上了珠穆朗瑪峰,她的睡袋也填充了氣凝膠。科學家們強調指出,因為氣凝膠有數百萬小孔和皺摺,所以如果將1立方厘米的氣凝膠拆開,它會填滿一個有足球場大小的地方。它的小孔不僅能像一塊海綿一樣吸附污染物,還能充當氣穴。研究人員認為,一些由鉑金製成的氣凝膠能用於加速氫的產生。這樣的話,氣凝膠就能用來生產以氫為基礎的燃料。