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世界最轻固体有望在中国量产 密度仅为空气1/6

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-10-16
核心提示:放置于草尖上的气凝胶(资料图)最轻固体物质有望规模化生产日常生活中气凝胶的使用仍然十分罕见,对它的应用研究大多停留在实验

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放置于草尖上的气凝胶(资料图)

最轻固体物质有望规模化生产

日常生活中气凝胶的使用仍然十分罕见,对它的应用研究大多停留在实验室阶段,或集中在极少数的高精尖领域。

密度仅为空气的1/6、高孔隙率、大比表面积和极低的热导率……气凝胶身上如此完美的性质,使它毫无疑问地荣升为世界上最轻的固体物质。据报道,目前气凝胶的最低密度可以达到0.16mg/cm3。

鉴于此,诸多科学家把气凝胶认为是“改变世界的神奇材料”,并预言将在化学、光学、电学以及航空航天、生命科学等领域具有重要的应用前景。

世界上第一块气凝胶诞生于1931年,美国科学家Kistler首次使用超临界干燥法将二氧化硅凝胶中的液体用空气置换出来,完整地保持了凝胶的网络结构,得到了半透明的二氧化硅气凝胶。鉴于气凝胶独特的性质,自问世以来气凝胶材料的研究一直受到广泛的关注。

应用研究停留在实验室

然而,时至今日,在我们的日常生活中气凝胶的使用仍然十分罕见,对它的应用研究大多停留在实验室阶段,或集中在极少数的高精尖领域。

究其原因,主要有两方面:第一,气凝胶低密度、高孔隙率的特点使得这种材料非常脆弱,在实际应用环境中的耐用性较差;第二,凝胶的干燥过程非常复杂,常规条件会导致严重的体积收缩,通常须使用超临界干燥技术,涉及高温高压、特殊装置,且制备程序烦琐、非连续、周期长、产量低,使得它的生产成本居高不下。

针对二氧化硅气凝胶强度差的弱点,目前一个行之有效的手段是在二氧化硅凝胶中引入有机组份。

在这方面,国内外的研究人员通过努力,的确已经得到具有一定柔韧性的有机—无机杂化气凝胶。但遗憾的是,这种方法的弊端在于使气凝胶的制备工艺更加烦琐,同时还伴随着气凝胶密度的大幅度增加,而这,却与其低密度的特点相悖。

另一方面,为了替代超临界干燥技术,研究人员也在不断探索新的干燥技术。如常压干燥法,既不涉及高压,又在干燥过程中对凝胶有增强作用。

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