世界上最轻的固体,能承受1200度高温,却连花蕊都压不弯 最轻固体的吉尼斯记录

【世界上最轻的固体,能承受1200度高温,却连花蕊都压不弯 最轻固体的吉尼斯记录】你知道世界上最轻的固体是什么吗?是棉花还是漫天飞舞的雪花?答案是否定的,目前人类制造出世界上密度最小的固体材料比这些都要轻,它就是神奇的气凝胶 。那么,气凝胶究竟是什么?它又有哪些神奇之处呢?
因为密度太小,气凝胶也被叫做“冻住的烟雾”,如果把目前世界上密度最小的气凝胶放置在盛开的鲜花上,即便是花蕊都不会被压弯 。那么,科学家又是如何发现这种神奇的物质的呢?
说起气凝胶的发现历史,完全就是由果冻引起的一场巧合 。观察果冻的配料表不难发现果冻的主要成分其实就是水,这些水之所以没有流出来,是因为果冻内存在表面张力,在表面张力的作用下这些水分子被牢牢地锁在果冻内部,你有没有想过把果冻里的水全部抽出来果冻会变成什么?
上世纪三十年代,美国科学家吉斯特勒在吃果冻的时候发现了这个问题,在好奇心的驱使下,他开始进行大胆的尝试 。最终他成功把硅胶里面的水抽光换成了空气,就这样,世界上第一个真正意义上的气凝胶——二氧化硅气凝胶就这样诞生了 。
从气凝胶的诞生过程我们不难看出,所谓的气凝胶其实就是把半固态胶体里面的溶剂给抽干换成空气 。这样一来由于内部疏松多孔的结构,这种材料的密度都非常低 。最低能有多低呢?
2013年,在冻干技术的帮助下,浙江大学的科学家成功利用含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液制备粗目前世界上密度最小的固体物质-全碳气凝胶 。这种气凝胶的密度只有0.16mg/cm3,要知道空气的密度是1.29mg/cm3,所以说这种物质的密度比空气还小,连花蕊都压不弯也就不奇怪了 。那么,科学家又为什么要研发这么轻的物质呢?
虽说气凝胶非常轻,我们却一点也不能轻视它 。它的结构非常坚韧,常规的按压对它的结构几乎不会产生影响,在实验室中,一块重量仅有2克的气凝胶能够轻松的托举起重达2.5千克的砖头 。
前面我们说,气凝胶内部非常疏松多孔,这种类似于海绵的结构意味着气凝胶拥有类似于海绵的吸附能力,特别是对于有机污染物和重金属有着非常强的吸附能力 。拿石油来说,现有的吸油材料一般只能吸附自身质量10倍左右的石油,但是我国科学家制造的全碳气凝胶却能吸附达到自身重量900倍的石油 。将来如果利用这种材料来制造吸附石油的工具,在发生海上石油泄露时,能够有效控制石油的污染面积,降低对环境的破坏 。
你可能不知道,在对科技水平要求最高的航空航天领域也有气凝胶的身影 。俄罗斯的“和平号“空间站和美国宇航局的”火星探路者“号上面都携带了用这种材料制成的工具,这种柔软又富有韧性的材料在面对高速飞行的彗星颗粒时,能够让这些颗粒的速度慢慢降下来并最终留在气凝胶内部,达到收集太空颗粒的目的,在这些近乎透明的气凝胶中科学家也能够轻松发现这些太空颗粒的身影 。
不光是美俄两国在航空航天领域使用气凝胶,我国在进行地外行星探测时,发射的探测器上同样也有气凝胶的身影 。要知道,太空特别是火星表面的温差非常大,在飞行器降落火星表面的时候由于与气体的摩擦更是会产生极高的温度,要想研发出能够在这种极端环境下还能正常工作的材料难度可想而知 。
在科学家的努力下,我国已经研发出能够在火星表面正常工作的气凝胶材料,不仅能保护探测器降落火星时产生的1200度高温下不会损坏,还能在火星表面零下130度的极端低温环境中对火星车进行有效保护 。如今,“祝融号”火星车已经在火星上安全行驶超过100天,行驶距离超过1000米,气凝胶成为了火星车不折不扣的“保护伞” 。