氣凝膠簡(jiǎn)介PPT課件.ppt

氣凝膠 Aerogel 1 2 3 4 5 氣凝膠 當(dāng)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(gòu)成 外觀看起來(lái)像云一樣 它有數(shù)百萬(wàn)小孔和皺摺 如果把1立方厘米的氣凝膠拆開(kāi) 它會(huì)填滿一個(gè)有足球場(chǎng)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(dāng)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(jié)構(gòu)的多孔材料 在力學(xué) 聲學(xué) 熱學(xué) 光學(xué)等諸方面均顯示其獨(dú)特性質(zhì) 它們明顯不同于孔洞結(jié)構(gòu)在微米和毫米量級(jí)的多孔材料 其纖細(xì)的納米結(jié)構(gòu)使得材料的熱導(dǎo)率極低 具有極大的比表面積 對(duì)光 聲的散射均比傳統(tǒng)的多孔性材料小得多 這些獨(dú)特的性質(zhì)不僅使得該材料在基礎(chǔ)研究中引起人們興趣 而且在許多領(lǐng)域蘊(yùn)藏著廣泛的應(yīng)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(jiàn)的氧化硅氣凝膠可以在絕對(duì)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(jiān)固耐用 可以承受相當(dāng)于自身質(zhì)量幾千倍的壓力導(dǎo)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(qiáng)39倍 由于具備這些特性 氣凝膠便成為航天探測(cè)中不可替代的材料 俄羅斯 和平 號(hào)空間站和美國(guó) 勇氣號(hào) 火星探測(cè)器都用它來(lái)進(jìn)行熱絕緣 10 2020 2 5 11 1999年 美國(guó)宇航局給其 星塵 Stardust 號(hào)探測(cè)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(cè)器滿載塵埃樣本返回地球 12 13 彗星微粒中包含著太陽(yáng)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(yáng)和行星的歷史 2006年 星塵 號(hào)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(guó)國(guó)家宇航局的 星塵 號(hào)空間探測(cè)器已經(jīng)帶著它在太空中完成了一項(xiàng)十分重要的使命 收集彗星微粒 14 彗星星塵的速度相當(dāng)于步槍子彈的6倍 盡管體積比沙粒還要小 可是當(dāng)它以如此高速接觸其它物質(zhì)時(shí) 自身的物理和化學(xué)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(gè)問(wèn)題就變得很簡(jiǎn)單了 它就像一個(gè)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(dāng)于自身長(zhǎng)度200倍的距離后慢慢停下來(lái) 在進(jìn)入 氣凝膠手套 后 星塵會(huì)留下一段胡蘿卜狀的軌跡 由于氣凝膠幾乎是透明的 科學(xué)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(yù)定于2018年進(jìn)行氣凝膠正用來(lái)為人類首次登陸火星時(shí)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(xué)家馬克 克拉耶夫斯基認(rèn)為 一層18毫米的氣凝膠將足以保護(hù)宇航員抵御零下130度的低溫 他說(shuō) 它是我們所見(jiàn)過(guò)的最棒的絕熱材料 16 軍事用途 氣凝膠作未來(lái)的防彈住宅和軍用車輛裝甲 在實(shí)驗(yàn)室中 一個(gè)涂有6毫米氣凝膠的金屬板在炸藥爆炸中幾乎毫發(fā)無(wú)損 17 日常生活 運(yùn)動(dòng)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(shuō)這種球拍能釋放更大的力量2001年 英國(guó)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(guó)人 他說(shuō) 保溫效果大大改善了 我把自動(dòng)調(diào)溫器調(diào)低了5度 這真是一個(gè)不可思議的變化 2000年 一位英國(guó)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(shuō) 我唯一的問(wèn)題就是我的腳太熱 這對(duì)一名登山者來(lái)說(shuō)是一個(gè)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(fèi)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(jī)氣凝膠及碳?xì)饽z 作為一種獨(dú)特的材料制備手段 相關(guān)