气凝胶听起来很陌生,但其实它已经诞生九十多年了,最早的气凝胶是由美国科学家Kistler于1931年制得,他先用酒精替换果冻中的水分,然后在超临界状态下干燥,成功把液体替换成气体,得到了最早的气凝胶。
气凝胶材料虽是固体,却像气体般密度低、比表面积大(一克气凝胶的表面积为 400㎡~100㎡)、孔隙率高(超过 80%的体积是空气),具有耐高温、导热能力低、折射能力差等特殊性能,因此,它在隔热保温、吸附分离、生物医用、储能转化、吸声隔音等诸多领域有着广阔的应用前景,是当前重点研究领域之一。
2013 年,浙江大学高超教授的团队制作出一种超轻气凝胶——它刷新了世界上最轻材料的纪录,拥有高弹性和强吸附性,一克气凝胶每秒钟便能吸附68.8克有机物。这种固态材料密度为每立方厘米0.16mg,相当于空气密度的六分之一。它不仅标志着我国科学家在气凝胶这一领域有了极为重要的建树,更让气凝胶在环境保护方面的应用成为可能。
NASA 曾利用气凝胶制作一种容器,它如同一团捕捉蚊虫的蜘蛛网,能够捕捉到高速彗星粒子。另外,将气凝胶作为建筑的隔声材料,声波在其中通过散射损失,可以大大降低噪声的透过率,亦可将其制作成特殊的材料,提高声波的传播效率。
尽管气凝胶有很多优异的特性,但是易碎的力学特性使它难以真正应用到日常生活中。现有的制备方法虽然可以改变它的这种性质,但这需要很高的成本。因此,提升气凝胶力学性能的方法,将气凝胶真正应用于日常生活,是目前重要的研究方向。