氣凝膠簡介PPT課件.ppt

氣凝膠 Aerogel 1 2 3 4 5 氣凝膠 當凝膠脫去大部分溶劑 使凝膠中液體含量比固體含量少得多 或凝膠的空間網(wǎng)狀結構中充滿的介質(zhì)是氣體 外表呈固體狀 這即為氣凝膠 也稱為干凝膠 氣凝膠樣品進行的表面形貌分析 6 氣凝膠屬于一種固體 但99 是由氣體構成 外觀看起來像云一樣 它有數(shù)百萬小孔和皺摺 如果把1立方厘米的氣凝膠拆開 它會填滿一個有足球場那么大的地方 它的小孔不僅能像一塊海綿一樣吸附污染物 還能充當氣穴 氣凝膠內(nèi)含大量的空氣 典型的孔洞線度在l l00納米范圍 孔洞率在80 以上 是一種具有納米結構的多孔材料 在力學 聲學 熱學 光學等諸方面均顯示其獨特性質(zhì) 它們明顯不同于孔洞結構在微米和毫米量級的多孔材料 其纖細的納米結構使得材料的熱導率極低 具有極大的比表面積 對光 聲的散射均比傳統(tǒng)的多孔性材料小得多 這些獨特的性質(zhì)不僅使得該材料在基礎研究中引起人們興趣 而且在許多領域蘊藏著廣泛的應用前景 7 最輕的固體 氣凝膠的密度為3 55千克每立方米 僅為空氣密度的2 75倍 干燥的松木密度 500千克每立方米 是它的140倍 8 氣凝膠形成示意圖 9 常見的氧化硅氣凝膠可以在絕對零度到650 的范圍內(nèi)使用 有些類型的氣凝膠最高能承受1400 的高溫 非常堅固耐用 可以承受相當于自身質(zhì)量幾千倍的壓力導熱性和折射率也很低 熱絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強39倍 由于具備這些特性 氣凝膠便成為航天探測中不可替代的材料 俄羅斯 和平 號空間站和美國 勇氣號 火星探測器都用它來進行熱絕緣 10 2020 2 5 11 1999年 美國宇航局給其 星塵 Stardust 號探測器裝備了一種塞滿氣凝膠的棒球手套 用于捕捉彗星尾部的塵埃 2000年 該探測器滿載塵埃樣本返回地球 12 13 彗星微粒中包含著太陽系中最原始 最古老的物質(zhì) 研究它可以幫助人類更清楚地了解太陽和行星的歷史 2006年 星塵 號飛船將帶著人類獲得的第一批彗星星塵樣品返回地球 美國國家宇航局的 星塵 號空間探測器已經(jīng)帶著它在太空中完成了一項十分重要的使命 收集彗星微粒 14 彗星星塵的速度相當于步槍子彈的6倍 盡管體積比沙粒還要小 可是當它以如此高速接觸其它物質(zhì)時 自身的物理和化學組成都有可能發(fā)生改變 甚至完全被蒸發(fā) 有了氣凝膠 這個問題就變得很簡單了 它就像一個極其柔軟的棒球手套 可以輕輕地消減彗星星塵的速度 使它在滑行一段相當于自身長度200倍的距離后慢慢停下來 在進入 氣凝膠手套 后 星塵會留下一段胡蘿卜狀的軌跡 由于氣凝膠幾乎是透明的 科學家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒 15 氣凝膠太空服 派宇航員登陸火星預定于2018年進行氣凝膠正用來為人類首次登陸火星時所穿的太空服研制一種保溫隔熱襯里AspenAerogel公司的一位資深科學家馬克 克拉耶夫斯基認為 一層18毫米的氣凝膠將足以保護宇航員抵御零下130度的低溫 他說 它是我們所見過的最棒的絕熱材料 16 軍事用途 氣凝膠作未來的防彈住宅和軍用車輛裝甲 在實驗室中 一個涂有6毫米氣凝膠的金屬板在炸藥爆炸中幾乎毫發(fā)無損 17 日常生活 運動器材公司鄧祿普 Dunlop 已經(jīng)研制出一系列用氣凝膠加固的壁球和網(wǎng)球球拍 據(jù)說這種球拍能釋放更大的力量2001年 英國諾丁漢66歲的鮑勃 斯托克爾擁有了一套用氣凝膠隔熱的房子 他也因此成為擁有這種房子的第一位英國人 他說 保溫效果大大改善了 我把自動調(diào)溫器調(diào)低了5度 這真是一個不可思議的變化 2000年 一位英國登山者安妮 帕曼特爾穿上帶氣凝膠鞋墊的靴子爬上珠穆朗瑪峰 就連睡袋也加有這種材料 她說 我唯一的問題就是我的腳太熱 這對一名登山者來說是一個大難題 HugoBoss公司推出了一系列用這種材料制成的冬季夾克 但在消費者紛紛抱怨這種衣服太熱之后不得不下架 18 作為一種新型納米多孔材料 除硅氣凝膠外 已研制的還有其它單元 二元或多元氧化物氣凝膠 有機氣凝膠及碳氣凝膠 作為一種獨特的材料制備手段 相關