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密度与社会生活

教学参考

气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度最小的固体。密度为3kg/立方米,目前最轻的硅气凝胶仅有016毫克每立方厘米,略低于空气密度,所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。由于里面的颗粒非常小(纳米量级),所以可见光经过它时散射较小,就像阳光经过空气一样。因此,它也和天空一样看着发蓝。由于气凝胶中一般80%以上是空气,所以有非常好的隔热效果,一寸厚的气凝胶相当2030块普通玻璃的隔热功能。即使把气凝胶放在玫瑰与火焰之间,玫瑰也会丝毫无损。

气凝胶

硅气凝胶的主要成分和玻璃一样也是二氧化硅,但因为它998%都是空气,所以密度只有玻璃的千分之一。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。

气凝胶的其他用途:

1.制作火星探险宇航服

2002年,美国宇航局成立了一家公司,专门生产更结实更有韧性的气凝胶。美国宇航局现在已经确定,在2018年火星探险时,宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。该公司的资深科学家马克·克拉杰沃斯基说,只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层,那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的超低温。“这是我见过的最有效的恒温材料。”马克如是说。

2.防弹不怕被炸

防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。美国宇航局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车进行测试。根据试验室的试验情况来看,如果在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶,那么,就算炸药直接炸中,对金属片也分毫无伤。

3.可处理生态灾难

环保是新型气凝胶的第三个重要作用。科学家们将气凝胶亲切地称为“超级海绵”,因为其表面有成百上千万的小孔,所以是非常理想的吸附水中污染物的材料。美国科学家新发明的气凝胶现在居然能吸出水中的铅和水银。据这位科学家称,这种气凝胶是处理生态灾难的绝好材料。

4.网球拍击球能力更强

气凝胶

新型气凝胶也将步入我们每个人的未来日常生活。比如说美国的Dunlop体育器材公司已经成功研发了含有气凝胶的网球拍。这种网球拍据说击球的能力更强;今年年初,66岁的鲍博·斯托克成为第一个将气凝胶用于住房的英国人:“保温加热的效果非常好,我将空调的温度下降了5℃,结果室内的温度仍然非常舒适。”。

    
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