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氣凝膠就是一種物質形態固體
發布時間:2019-03-05
氣凝膠是一種固體物質形態,世界上密度最小的固體。密度為3千克每立方米。一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠,其最早由美國科學工作者Kistler在1931年因與其友打賭制得。氣凝膠的種類很多,有硅系,碳系,硫系,金屬氧化物系,金屬系等等。


aerogel是個組合詞,此處aero是形容詞,表示飛行的,gel顯然是凝膠。字面意思是可以飛行的凝膠。任何物質的gel只要可以經干燥后除去內部溶劑后,又可基本保持其形狀不變,且產物高孔隙率、低密度,則皆可以稱之為氣凝膠。


因為密度極低,目前最輕的氣凝膠僅有0.16毫克每立方厘米,比空氣密度略低,所以也被叫做“凍結的煙”或“藍煙”。由于里面的顆粒非常小(納米量級),所以可見光經過它時散射較小(瑞利散射),就像陽光經過空氣一樣。因此,它也和天空一樣看著發藍(如果里面沒有摻雜其它東西),如果對著光看有點發紅。


(天空是藍色的,而傍晚的天空是紅色的)。由于氣凝膠中一般80%以上是空氣,所以有非常好的隔熱效果,一寸厚的氣凝膠相當20至30塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間,玫瑰也會絲毫無損。


氣凝膠在航天探測上也有多種用途,在俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”的探測器上都有用到這種材料。氣凝膠也在粒子物理實驗中,使用來作為切連科夫效應的探測器。位在高能加速器研究機構B介子工廠的Belle 實驗探測器中一個稱為氣凝膠切連科夫計數器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的粒子鑒別器,就是一個最新的應用實例。


這個探測器利用的氣凝膠的介于液體與氣體之低折射系數特性,還有其高透光度與固態的性質,優于傳統使用低溫液體或是高壓空氣的作法。同時,其輕量的性質也是優點之一。
 
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