气凝胶的简介
气凝胶不同于我们传统思维中的“胶”,它是一种固体超多孔材料,内部体积99%由气体构成,是目前已知密度最小的固体材料(密度为3Kg/m³),所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”,曾获得吉尼斯纪录“世界上最轻的固体”称号。
气凝胶可以承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200℃时才会熔化,此外它的导热性和折射率也很低,绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。基于这些特性,气凝胶成了航天探测中不可替代的材料,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行绝缘。
气凝胶的热导率极低,与传统保温隔热材料相比,在同等隔热效果下,气凝胶材料厚度只有传统保温隔热材料的1/2-1/5,可以为服役场所节省更多空间。
气凝胶的主要应用领域有航空航天、电力储能、石油化工、建筑、交通运输等。
来源:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线
‘全碳气凝胶’是种什么材料,为什么它这么轻?
aerogel,不是什么新东西啊.就是一种泡沫.最开始是二氧化硅的,后来有用碳纳米管的.所谓空气密度的1/6是排除掉aerogel里面的空气算,否则不可能.所有的用途不是了解的特别清楚,因为我不做这块.但我以前做过绝热材料,aerogel是一种非常好的绝热材料,但是成本比较高,因为需要用到超临界二氧化碳或者乙醇来干燥,否则结构会坍塌.大块的成本尤其高,一般我在实验室用的都是颗粒,所以颗粒在工业上的绝热用途用起来也不方便.当然这也是有很多办法可以解决的.大块的aerogel一般就学术界会做,然后就是我知道NASA不知道花了多少钱做了一块用来抓超速粒子.
气凝胶是什么
当凝胶脱去大部分溶剂,使凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质,即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。
美国宇航局科学家研制出的一种气凝胶,作为世界最轻的固体,近日正式入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度仅为每立方厘米3毫克(每升3克),是玻璃的千分之一。
美宇航局喷气推进实验室发布的新闻公报说,该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶,主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中,液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合,形成凝胶,然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥,并经过加热和降压,形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。
气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。这种新材料看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,最高能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上,都用到了气凝胶材料。
新入选吉尼斯世界纪录的气凝胶材料,特性比以往有所改进。此前,世界最轻固体的纪录由另一种气凝胶保持,它的密度为每立方厘米5毫克。
气凝胶:固体也能轻如烟
由此看来气凝胶应该是固体。
如图所示,气凝胶是一种多孔状、类似海绵结构的硅元素固体,孔状内有99.8%的空间.这种新材料密度仅为3kg
(1)由题意知,“气凝胶”的特点有:密度小、耐高温、隔热性好、富有弹性等. (2)覆盖在金属块上气凝胶的体积:V=Sh=5m2*6*10-3m=0.03m3,由ρ=可得,覆盖在金属块上的气凝胶质量:m=ρV=3kg/m3*0.03m3=0.09kg;(3)钢材的质量:m===1.58*105kg,由ρ=可得钢材的体积:V钢===20m3,由题知,气凝胶的体积:V=V钢=20m3,气凝胶的质量:m′=ρV′=3kg/m3*20m3=60kg 答:(1)气凝胶这种物质具有密度小、耐高温的优异的物理属性;(2)覆盖在金属块上的气凝胶质量为0.09kg;(2)采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,则需“气凝胶“的质量为60kg.
气凝胶是做什么用的?
又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂,使凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。气凝胶也具凝胶的性质,即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。
美国宇航局科学家研制出的一种气凝胶,作为世界最轻的固体,近日正式入选吉尼斯世界纪录。这种新材料密度仅为每立方厘米3毫克(每升3克),是玻璃的千分之一。
美宇航局喷气推进实验室发布的新闻公报说,该实验室琼斯博士研制出的新型气凝胶,主要由纯二氧化硅等组成。在制作过程中,液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合,形成凝胶,然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干燥,并经过加热和降压,形成多孔海绵状结构。琼斯博士最终获得的气凝胶中空气比例占到了99.8%。
气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”。这种新材料看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,最高能承受1400摄氏度的高温。气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途。俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上,都用到了气凝胶材料。
新入选吉尼斯世界纪录的气凝胶材料,特性比以往有所改进。此前,世界最轻固体的纪录由另一种气凝胶保持,它的密度为每立方厘米5毫克。
气凝胶:固体也能轻如烟
最轻的固体:气凝胶
美国国家宇航局研制出的一种新型气凝胶,由于密度只有每立方厘米3毫克,日前已经作为“世界上密度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。
这种气凝胶呈半透明淡蓝色,重量极轻,因此人们也把它称为“固态烟”。
新型气凝胶是由美国国家宇航局下属的“喷气推进实验室”材料科学家史蒂芬·琼斯博士研制的。它的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅,但因为它99.8%都是空气,所以密度只有玻璃的千分之一。
别看这种气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低,绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性,气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。
气凝胶在航天中的应用远不止这些,美国国家宇航局的“星尘”号飞船正带着它在太空中执行一项十分重要的使命———收集彗星微粒。科学家认为,彗星微粒中包含着太阳系中最原始、最古老的物质,研究它可以帮助人类更清楚地了解太阳和行星的历史。2006年,“星尘”号飞船将带着人类获得的第一批彗星星尘样品返回地球。
但收集彗星星尘并不是件容易的事,它的速度相当于步枪子弹的6倍,尽管体积比沙粒还要小,可是当它以如此高速接触其它物质时,自身的物理和化学组成都有可能发生改变,甚至完全被蒸发。如今科学家有了气凝胶,这个问题就变得很简单了。它就像一个极其柔软的棒球手套,可以轻轻地消减彗星星尘的速度,使它在滑行一段相当于自身长度200倍的距离后慢慢停下来。在进入“气凝胶手套”后,星尘会留下一段胡萝卜状的轨迹,由于气凝胶几乎是透明的,科学家可以按照轨迹轻松地找到这些微粒。
有谁能告诉我一些气凝胶的知识
气凝胶是改变21世纪的十大材料之一,最早是由美国科学工作者S.Kistler在1931年制得的一种低密度、高孔隙率的纳米多孔材料,孔隙尺寸1~100nm之间,热导率最低可以达到0.012W/(m·K),是目前公认热导率最低的固态材料,也是目前最轻的固体,其优异的理化性能打破了十余项吉尼斯世界纪录。
气凝胶有很多美誉,比如“蓝烟”、“冻结的烟”、“终极保温绝热材料”、“超级海绵”等,这些都是其绝佳性能的体现,早在1993年美国NASA就已将气凝胶应用到航空航天各个领域。
(1)军事及航空航天领域
与传统绝热材料相比,气凝胶材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。这一特点使其在航空、航天应用领域具有举足轻重的优势,目前主要应用在太空服的绝缘材料和飞行器隔热等;
(2)工业及建筑绝热领域
在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域,热工设备大量存在。其中由于一些设备的特殊部位和环境,受到重量、体积或空间的限制,都需要用到这种高效的超级绝热材料;
(3)太阳能热水器领域
太阳能热水器及其他集热装置的高效保温是进一步提高太阳能装置的能源利用率和其实用性的关键因素。将气凝胶材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器等,比现有太阳能集热效率更高,更有效。
国内从事最早、规模最大、实力最强的二氧化硅纳米孔超级隔热材料的生产企业是疏博纳米,是一家集气凝胶及其复合材料的研发、生产和销售于一体的高新技术企业。从气凝胶的原料、粉体、晶体、毡体、再到日用品、工业品、纺织品等多种应用形式,被广泛应用于各行各业中。
气凝胶是化合物吗?
气凝胶只是一种状态,或者是一类材料,不能说是化合物或不是化合物.有炭气凝胶,硅气凝胶,镍气凝胶,二氧化硅气凝胶等. 详细见百度气凝胶, 气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度较小的固体(仅次于碳海绵).密度为3kg/每立方米.一般常见的气凝胶为硅气凝胶,其最早由美国科学工作者Kistler在1931年制得.气凝胶的种类很多,有硅系,碳系,硫系,金属氧化物系,金属系等等.aerogel是个组合词,此处aero是形容词,表示飞行的,gel显然是凝胶.字面意思是可以飞行的凝胶.任何物质的gel只要可以经干燥后除去内部溶剂后,又可基本保持其形状不变,且产物高孔隙率、低密度,则皆可以称之为气凝胶.
人类在新材料探索的道路上总在进行着不懈的努力 世界上密度最小的固体“气凝胶”就是新材料探索的重要成果
想得到气凝胶的质量,根据公式:m=ρv,在知道气凝胶的密度的前提下,还需要知道气凝胶的体积;
由于采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机,所以,所需气凝胶的体积的大小应该与原来用的钢材的体积相同.
利用告诉的钢材的质量和钢材的密度,结合公式:ρ=mv即可求出钢材的体积,从而可以解决此题.
已知:ρ胶=3kg/m3,ρ钢=7.8×103kg/m3,m钢=130吨=1.3×105kg
根据题目中告诉的钢材的质量和密度,可以求出这架飞机所需钢材的体积V钢
V钢=m钢ρ钢=1.3×105kg7.8×103kg/m3≈19.2m3
由于气凝胶的体积与钢材的体积相同,
所以V胶=V钢=19.2m3
气凝胶的质量m胶=ρ胶V胶=3kg/m3 ×19.2m3=57.2kg≈0.05吨.
气凝胶网球拍什麽做的
网球拍目前的主流材料是碳纤维,当然可以添加不同的材料.比如Wilson最新款的Blx系列,在碳纤维中加入了玄武岩纤维,从而改变了球拍的某些素质. 但是网球拍的内腔的空的,有些厂家在网球拍的内腔中加入了气凝胶,这就是所谓的气凝胶球拍. 所谓气凝胶是一种新型材料,很轻,但是很坚固.据说很薄的一层气凝胶就可以阻隔爆炸的威力了. 目前采用气凝胶技术的有Dunlop的Aerogel系列,还有另外一个牌子,不是很记得了.
有人知道什么是气凝胶面料吗?
就比如说素湃用的就是气凝胶复合材料,也就是蓝奇热,它是有机高分子材料与无机纳米气凝胶材料的巧妙结合,可以更好的保暖.