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氣凝膠是一種空氣含量為99.8%的材料。氣凝膠具有包含氣穴的多孔固體網(wǎng)絡(luò),氣穴占據(jù)了材料內(nèi)的大部分空間。由于缺乏固體物質(zhì),氣凝膠幾乎沒有重量。由于材料內(nèi)部形成的微孔直徑小于空氣分子的平均自由行程,分子間的碰撞傳熱受到抑制,再加上熱輻射遮蔽成分的作用,那么其實納米絕熱材料的隔熱效果是傳統(tǒng)隔熱材料的4倍。
工業(yè)一直是我國能源消耗的大戶。鋼鐵、石化、電力等高耗能行業(yè)的能源消費占整個工業(yè)能耗比重的70%以上。實現(xiàn)真正的工業(yè)節(jié)能降耗,耐高溫新材料、新技術(shù)的應(yīng)用勢在必行。環(huán)保也是新型氣凝膠的重要作用??茖W(xué)家們將氣凝膠親切地稱為“超級海綿”,可以吸附水中污染物。能吸出水中的鉛和是處理生態(tài)災(zāi)難的絕好材料。強度好:氣凝膠隔熱納米氣凝膠是一種以納米硅氣凝膠為主要材料。
因為密度極低,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(jié)的煙”或“藍煙”。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(shù)特性,還有其高透光度與固態(tài)的性質(zhì),優(yōu)于傳統(tǒng)使用低溫液體或是高壓空氣的作法。其輕量的性質(zhì)也是優(yōu)點之一。任何物質(zhì)的gel只要可以經(jīng)干燥后除去內(nèi)部溶劑后,又可基本保持其形狀不變,且產(chǎn)物高孔隙率、低密度,則皆可以稱之為氣凝膠。
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(yīng)的探測器。它的導(dǎo)熱性和折射率也很低,絕緣能力比好的玻璃纖維還要強39倍。由于具備這些特性,氣凝膠便成為航天探測中的材料,俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”探測器都用它來進行熱絕緣。位在高能研究機構(gòu)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(shù)器(Aerogel Cherenkov Counter, ACC) 的粒子鑒別器,就是一個新的應(yīng)用實例。