神奇的固体材料——气凝胶

有一种材料，虽然是固体，却无比轻盈，看起来好像一股袅袅的蓝烟，如梦似幻，这就是目前世界上最轻的固体材料——气凝胶。

什么是凝胶?

顾名思义，凝胶就是凝聚的胶体。胶体是介于溶液和浊液之间的一种混合物，其颗粒大小在1-100nm之间(溶液中的颗粒<1nm，浊液中的颗粒>100nm)。胶体的颗粒都带有同种电荷，因此在一般状态下，由于同种电荷相互排斥，这些颗粒无法碰撞结合。但是如果在胶体中混入电解质，这些颗粒所带的电荷就会被电解质中带电粒子的电荷中和，颗粒间不再发生电荷互斥，而是碰撞结合，形成凝胶。

什么是气凝胶?

我们知道，凝胶中的胶体颗粒早已相互结合，但是这些颗粒并不像石榴籽那样紧密地挨在一起，而是连结成了空间网状结构。这样的空间网状结构存在大量的孔洞，而孔洞中又充斥着液体。在不破坏空间网状结构的前提下，将这些液体抽离，任气体充盈在结构周围，便形成了气凝胶。

气凝胶能做什么?

气凝胶有很多种，如氧化物气凝胶、有机炭气凝胶、碳化物气凝胶、金属气凝胶、多组分气凝胶等。

二氧化硅(SiO2)气凝胶是一种较为出色的氧化物气凝胶，它的孔隙率高达80%-99.8%，室温状态下导热效率极低。因此，二氧化硅气凝胶是一种非常好的隔热材料。而且二氧化硅气凝胶的折射率接近空气，使得太阳光可以轻易地从中穿过。凭借这种隔热透光的特性，二氧化硅气凝胶已在太阳能利用以及建筑节能等方面有所应用。

全碳气凝胶，是浙江大学研制出的一种气凝胶材料。这种材料具有极强的吸附能力，现有吸油产品一般可吸附约自身质量10倍的有机溶剂，而全碳气凝胶却可吸附自身质量最高可达900倍的有机溶剂。而且，它的吸附效率也十分惊人，1克全碳气凝胶每秒钟便能吸附68.8克的有机物。此外，全碳气凝胶的结构韧性也非常优良，即便被数千次压缩至原体积的20%也可迅速复原。

如今，气凝胶已被广泛应用于许多领域，制造出如气凝胶体育器材、气凝胶电池、气凝胶房屋、气凝胶登山鞋等新型产品。不过，要使气凝胶产品走进千家万户，似乎还需要一些时间。相信未来，科学家们会研制出更多性能优异的气凝胶，并推动它们的广泛应用，造福人类生活。