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從最巨大的輪船、飛機(jī)到最微小的納米機(jī)器人秕脓，從最堅(jiān)硬到最柔軟的材料……人類一直在努力創(chuàng)造著柒瓣、打破著各種世界之最。這不吠架，2013年芙贫，“世界上最輕的材料”這一紀(jì)錄被我國科學(xué)家打破后，2015年傍药，我國再次刷新紀(jì)錄磺平，制造出0.12毫克每立方厘米的最輕材料。那么拐辽，這些超輕的材料有什么作用呢拣挪？

凝固的煙

這種世界上最輕的材料叫氣凝膠。氣凝膠其實(shí)并不是最近才有俱诸，早在1931年媒吗，人們就用二氧化硅制造出了它。氣凝膠的內(nèi)部有很多孔隙乙埃，孔隙里面充滿空氣闸英，所以非常輕。為了形容它的輕介袜，人們還給它取了一個外號——凝固的煙甫何。

圖為氣凝膠

2011年，美國科學(xué)家以鎳材料做出的氣凝膠遇伞，成為了當(dāng)時世界上最輕的材料辙喂。在真空中，1立方厘米的這種氣凝膠只有0.9毫克重，比空氣還要輕巍耗。

把這種用鎳做成的氣凝膠放在蒲公英上秋麸，柔軟的絨毛幾乎沒有變形。

然而炬太，作為世界上最輕的材料灸蟆，它的紀(jì)錄還沒保持多久，就被打破了亲族。2012年炒考，英國和德國的幾位科學(xué)家研制出了全球最輕的氣凝膠，他們還給這種氣凝膠取了一個非出龋酷的名字斋枢，叫作“飛行石墨”。1立方厘米的“飛行石墨”只有0.18毫克重知给，雖然它看起來像一塊黑色不透明的海綿瓤帚，但海綿可比它重多了，在體積上涩赢，“飛行石墨”幾乎是由99.99%的空氣構(gòu)成的戈次。

“飛行石墨”這種氣凝膠還不沾水。

超輕“碳海綿”

科技發(fā)展日新月異谒主，在世界最輕材料的排行榜里，“飛行石墨”坐在第一名的位置上赃阀，結(jié)果它屁股還沒坐熱霎肯，就被另一種新型的氣凝膠給擠了下來。2013年3月榛斯，我國浙江大學(xué)的一個研究小組观游，利用碳納米管和石墨烯制備出了一種超輕氣凝膠，取名為“碳海綿”驮俗。它有多輕呢懂缕？在真空中，1立方厘米的碳海綿只重0.16毫克王凑，而相同體積普通空氣的重量是它的7倍左右搪柑，比同體積的氦氣還要輕。

100立方厘米大小的碳海綿“踩”在狗尾巴草上索烹，纖細(xì)的絨毛幾乎沒有被壓彎

碳海綿如此的輕工碾，它是怎么做出來的？

在電子顯微鏡下百姓，可以看到碳海綿里面有大量的碳納米管和石墨烯渊额，正是這兩種物質(zhì)共同支撐起了那無數(shù)個小孔隙。就像大型的體育場館一樣，先用鋼筋做支架旬迹，再用高強(qiáng)度的薄膜做墻壁火惊。而碳海綿，就是利用碳納米管做支架奔垦，石墨烯做墻壁屹耐。

以前，科學(xué)家雖然能制備氣凝膠宴倍，但由于工藝的緣故张症，難以批量生產(chǎn)。而現(xiàn)在鸵贬，我國發(fā)明的新工藝俗他，可以批量生產(chǎn)碳海綿。

圖為實(shí)驗(yàn)室里面有很多這樣的碳海綿阔逼。

纖維氣凝膠

追求最輕的材料兆衅，科學(xué)家們沒有止步。2015年嗜浮，我國東華大學(xué)的俞建勇院士羡亩、丁彬教授帶領(lǐng)的納米纖維研究團(tuán)隊(duì)在超輕纖維材料研究上獲新成果，他們利用普通纖維膜材料開發(fā)出了一種超輕危融、超彈的纖維氣凝膠畏铆，經(jīng)中國計(jì)量認(rèn)證結(jié)果顯示，這種纖維氣凝膠的固態(tài)材料密度僅為0.12毫克每立方厘米吉殃。這比我國之前研制的碳海綿還要輕0.04毫克每立方厘米辞居。

最輕材料可以用來做什么

一、清理石油污染

氣凝膠所采用的材料不同蛋勺，用途也會不同瓦灶。像浙江大學(xué)研制的那種名叫碳海綿的氣凝膠，不僅制備方法上取得了突破抱完，碳海綿還表現(xiàn)出了優(yōu)越的性能贼陶。

碳海綿的彈性很好，被壓縮80%后還可以恢復(fù)原狀巧娱。它對油具有超快碉怔、超高的吸附力，是目前吸油能力最強(qiáng)的材料〗恚現(xiàn)在的吸油產(chǎn)品眨层，一般只能吸收自身重量10倍左右的油，而碳海綿的吸油量是它自身重量的250倍上荡，最高可達(dá)900倍趴樱，神奇的是馒闷，碳海綿只吸油不吸水。另外叁征，它吸油的速度非衬烧耍快：每克碳海綿每秒可以吸收68.8克油。說到這里捺疼，很多人已經(jīng)想到了碳海綿的用武之地疏虫，那就是清理海上的石油污染。海面被石油污染的時候啤呼，把碳海綿撒在海面上卧秘，它們就會源源不斷地把周圍的漏油迅速地吸進(jìn)自己的身體。

二官扣、吸附星際塵埃

處理石油污染只是碳海綿的一個用處翅敌，早在1999年，美國航空航天局就利用氣凝膠的特性惕蹄，用它來吸附星際塵埃蚯涮。

圖為美國“星塵號”探測器，主要目的是探測維爾特二號彗星卖陵。1999年2月7日由NASA發(fā)射升空遭顶。返回艙于2006年1月15日在美國猶他州著陸。

在“星塵號”上泪蔫，安裝有一個氣凝膠樣品采集器棒旗，主要用來吸附彗星塵埃和星際塵埃。

圖為帶有氣凝膠樣品采集器撩荣。

當(dāng)“星塵號”探測器穿過彗星塵埃時铣揉，彗星塵埃的速度很快，約為6.1千米每秒婿滓，這差不多是步槍子彈初速的9倍老速。如果用常規(guī)方法收集這些塵埃粒子粥喜，由于過快的沖擊速度凸主，彗星塵埃的的外形和化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，有的甚至?xí)耆黄?br>

為了在收集時不破壞它們额湘，氣凝膠樣品采集器使用了硅基固體材料卿吐，內(nèi)部有海綿那樣的多孔結(jié)構(gòu)，99.8％的空間被真空填充锋华，當(dāng)塵埃顆粒撞上氣凝膠后嗡官，其減速并最終停止的過程就像飛機(jī)在跑道上滑行制動減速一樣。

圖為氣凝膠樣品采集器所黏著上的塵埃毯焕。

三衍腥、隔熱和隔音

氣凝膠固有的特性使它們還能成為絕好的隔熱（保溫）和隔音材料磺樱。

圖中的氣凝膠用二氧化硅做成，在下方火焰的燒烤下婆咸，上方的的花朵無損竹捉，氣凝膠表現(xiàn)出了強(qiáng)大的隔熱性能。

圖中的黑色材料也是氣凝膠尚骄，一個人把其頂在頭上块差，上方用火焰噴槍燒烤，圖中可見倔丈，氣凝膠的表面已經(jīng)變紅憨闰，而下方的人員無恙。

除了成為最理想的保溫隔熱材料需五，氣凝膠還是很棒的吸音材料鹉动。比如我國2015年研制的這種纖維氣凝膠，它可以在100-6300Hz寬頻段內(nèi)的高效吸音警儒。

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