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气凝胶:比空气还轻你知道它的发现历史和应用领域吗?
来源:鲍勃体育下载   上传时间:2024-02-27 03:26:42

  你是否想过有一种物质,它比空气还轻,却比钢铁还强?它能够抵挡火焰的高温,却不会损伤花朵?它能够吸收海上漏油,却不会吸水?它能够应用于各种领域,从能源到医疗,从建筑到服装?

  这种神奇的物质就是气凝胶。它是一种由气体填充的凝胶,具有纳米级的多孔结构,密度极低,透明度高,隔热性能优异等特点。它被誉为“冻住的烟雾”、“固态空气”、“蓝烟”等。

  气凝胶的发现历史可以追溯到1931年,当时有两位美国科学家打赌,要看谁能先把凝胶里的液体换成气体,而不让凝胶的固体结构塌陷。其中一位科学家叫Kistler,他用一种特殊的干燥技术制备出了世界上第一块气凝胶,它是由二氧化硅组成的,并且在一个著名的科学杂志上发表了论文。

  Kistler之后又制备了其他种类的气凝胶,但是由于制造成本过高,气凝胶没有正真获得广泛的应用。第一次产业化尝试发生在20世纪40年代早期,有一家美国公司与Kistler合作生产气凝胶粉体,用作化妆品、硅橡胶添加剂、凝固汽油增稠剂等,但是由于市场需求不足,此公司于20世纪70年代终止了气凝胶项目。

  第二次产业化尝试发生在20世纪80年代末至90年代初,这一时期出现了不同技术方向的典型代表。瑞典有一个企业使用甲醇超临界技术制备气凝胶,用于切伦科夫探测器;美国有一个企业使用CO2超临界技术制备气凝胶,但由于经营不善而失败;德国有一个企业使用常压干燥技术制备气凝胶粉体,推动其在隔热涂料、消光剂等领域的应用;中国有一所大学开始发表常压干燥技术的研究论文,引起国内学者和企业的关注。

  第三次产业化浪潮发生在21世纪初,在这一时期诞生了两家著名的气凝胶公司:Aspen Aerogel和Cabot。Aspen Aerogel公司承接了美国宇航局的课题,成功制备出纤维复合的气凝胶超级绝热材料,并将其推广应用于航天军工、石化等领域;Cabot公司通过兼并德国一家公司,掌握了常压干燥制备SiO2气凝胶材料的生产技术,并将其作为涂料添加剂或采光玻璃中的填充层应用。

  第四次产业化浪潮主要发生在中国,随着气凝胶工艺成本的降低和产业规模的逐步扩大,一些新兴应用不断开发出来,气凝胶市场日益成熟。2010年开始,国内首批气凝胶生产企业陆续成功开拓了工业设施管道节能、新能源汽车安全防护、轨交车厢及船体防火夏天隔热,冬天保温的应用市场。2017年,我国发布了气凝胶绝热制品的国家标准;同年,气凝胶被列入国家重点节能低碳技术推广目录。2019年,我国气凝胶产量7.82万立方米,市场规模约为11.23亿元。

  从这个发展历史中,我们大家可以看到气凝胶是一种不停地改进革新和进步的材料,它的魅力和潜力还有待我们去挖掘和利用。在未来,随着时下人们对环保、节能和可持续发展的追求慢慢地增加,气凝胶作为一种功能强大、环保高效的材料,将会有更广泛和深入的应用前景。我们大家可以想象,气凝胶有几率会成为未来建筑、能源、通讯、交通等领域的重要材料之一,为人类创造更加健康、智能、可靠和美好的生活环境。

  同时,我们也需要认识到,气凝胶的生产和应用任旧存在一些挑战和风险,要求我们不断进行科学研究、技术创新、环境监视测定和安全管理,才能使它真正成为一种高品质、高质量、高安全的材料。因此,我们该保持创新精神和开放思维,不断探索和发展气凝胶的应用前景,为人类的繁荣和进步作出更大的贡献。

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