气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构的固体材料,其特点是在孔隙中充满气态分散介质,密度极低,因此是世界上最轻的固体之一。气凝胶具有优异的隔热性能、高弹性、强吸附能力等特性,被广泛应用于多个领域,如储能器件、隔热材料、航天探测等。
关键特性
极低密度:密度可低至0.16毫克每立方厘米,比空气密度略低。
高孔隙率:孔隙率高达80.0%~99.8%,孔径在1~100纳米之间。
优异的隔热性能:能够有效阻挡热量传递,保温效果极佳。
高弹性与强吸附:适用于需要弹性和吸附能力的场合。
应用领域
航天探测:用于制造飞行器的隔热罩、空间推进系统的冷冻管隔热层等。
建筑与工业:作为高效的保温材料,应用于建筑外墙、热力管网等。
锂电池与储能:因其低导热率,可用于锂电池的隔热。
户外服饰:用于制造轻便且保暖的户外服装。
粒子物理实验:作为切连科夫效应探测器的一部分。
发展历史
最早的气凝胶由硅基材料制成,由Kistler在1931年发明。
随后,气凝胶的制备技术不断进步,出现了多种不同材料和类型的气凝胶,如碳气凝胶、金属氧化物气凝胶等。
最近的研究中,浙江大学研制出了一种全碳气凝胶,刷新了已知最轻材料的记录。
气凝胶的这些独特性质使其成为现代材料科学中一个非常重要的研究领域,并在多个行业中展现出巨大的应用潜力