全碳气凝胶——最轻的材料

全碳气凝胶——最轻的材料为了满足各种生产生活需求 , 人类发明创造了各种各样的材料 , 气凝胶作为绝热材料、催化剂载体等等广泛应用在各个领域 , 科学家们研制出了一种超轻材料 , 这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅为0.16mg/cm3 , 是空气密度的六分之一 , 也是迄今为止世界上最轻的材料 。
“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物 , 外表呈固体状 , 内部含有众多孔隙 , 充斥着空气 , 因而密度极小 。浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干 , 去除水分、保留骨架 , 成功刷新了“最轻材料”的纪录 。此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料 , 密度为每立方厘米0.18毫克 。
虽然看上去“脆弱不堪” , 但“全碳气凝胶”在结构韧性方面却十分出色 , 它可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原 。此外 , “全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一 。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂 , 而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍 。
据专家介绍 , “碳海绵”具备高弹性 , 被压缩80%后仍可恢复原状 。它对有机溶剂具有超快、超高的吸附力 , 是迄今已报道的吸油力最高的材料 。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 , 而且只吸油不吸水 。“大胃王”吃有机物的速度极快:每克这样的“碳海绵”每秒可以吸收68.8克有机物 。20世纪 , 实验室正在对这一材料的吸附性能进行进一步的应用性研究 。科研人员声称 , “碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料、催化载体、吸音材料以及高效复合材料 。不过很难准确预计其应用领域与前景 , 还得依靠 社会 以及产业界的想象力 , 让这个新材料走出实验室 , 实现应用价值 。
全碳气凝胶可以用于水的杀菌消毒吗不可以 。“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物 , 外表呈固体状 , 内部含有众多孔隙 , 充斥着空气 , 因而密度极小;2013年3月 , 浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料 , 这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅为0.16mg/cm? , 是空气密度的六分之一 , 也是迄今为止世界上最轻的材料 , 不可以用于水的杀菌全碳气凝胶将有望在海上漏油、甚至净化空气等环境污染治理上发挥重要作用 。
全世界最轻的材料全碳气凝胶 , 它可以用来做什么气凝胶最早由美国科学工作者S.Kistler在1931年制得的一种低密度、高孔隙率的纳米多孔材料 , 早在1993年美国宇航局NASA就将气凝胶应用到航空航天领域 。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 , 被誉为改变21世纪的十大材料之一 。由于它的特殊性能被应用到了很多领域 。
【全碳气凝胶——最轻的材料】(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 。
由于气凝胶材料的优异性能 , 已经被应用到了很广泛的领域 , 那到底这种材料有没有缺点?国内外的科研工作者一直在研究如何将气凝胶更好地应用到日常服装领域 , 气凝胶本身柔韧性较差、易碎 , 目前应用到服装领域的气凝胶是将气凝胶颗粒或粉末与无机纤维或有机纤维结合在一起制成气凝胶毡 , 这种气凝胶复合材料的保暖性很好 , 但是克重较重 , 柔韧性较差 , 而且在使用过程中气凝胶粉末会逐渐的逸出 , 体验效果不够理想 。