氣凝膠十五大吉尼斯世界紀錄
1931年,kistler發(fā)明了氣凝膠,問世90多年后,氣凝膠優(yōu)異的理化性能已打破15項吉尼斯世界紀錄。
1、最低的導熱系數(shù)
氣凝膠的納米級微孔洞抑制了氣體分子對熱傳導的貢獻,導熱系數(shù)可低于0.016W/(m·K)。通過摻雜的手段,還可進一步降低硅氣凝膠的輻射熱傳導,常溫常壓下?lián)教細饽z的熱導率可低達0.013W/(m·K),是目前導熱系數(shù)最低的固態(tài)材料。
2、最低密度
氣凝膠很早就作為最輕的固體材料入選吉尼斯世界紀錄。近年來,這一紀錄還在被不斷刷新。2015年,東華大學俞建勇院士、丁彬教授帶領的納米纖維研究團隊,利用普通纖維膜材料開發(fā)出了一種超輕、超彈的纖維氣凝膠,經(jīng)中國計量認證結(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/立方厘米,大約為空氣密度的1/10。
3、最寬的密度范圍
因為組織成分不同、制作工藝差異,氣凝膠的密度變化范圍非常之廣——其體密度在0.0012-0.500g/m3范圍內(nèi)可調(diào)。這就賦予了氣凝膠材料更為廣闊的應用空間。
4、最寬的壓縮模量
氣凝膠的壓縮模量可在6個數(shù)量級的范圍內(nèi)變化。如此寬闊的壓縮模量變化范圍,決定了氣凝膠材料的密度可調(diào)節(jié)性,從而可實現(xiàn)不同密度要求的功能應用。
5、最小的孔徑
氣凝膠的孔徑一般集中在50nm左右,最小的孔徑甚至可小于1nm。纖細的納米級結(jié)構(gòu),使氣凝膠材料的熱導率極低,并具有極大的比表面積。
6、最高的孔洞率
氣凝膠的孔洞率可高達99.9%,表面的無數(shù)小孔使其成為了在水中吸附污染物的理想材料。而且,由于具有特別大的比表而積。氣凝膠在作為新型催化劑或催化劑的載體方面,亦有著廣闊的應用前景。
7、最低的聲傳播速度
氣凝膠多孔的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)使其具有超低的密度,因而使得聲波在氣凝膠內(nèi)的傳播速度與一般固態(tài)物質(zhì)相比慢很多。聲波在氣凝膠內(nèi)的傳播速度可低至70m/s。
8、最高的聲阻抗
氣凝膠的聲阻抗高達106kg/m2·s,氣凝膠的縱向聲傳播速率極低,而聲阻隨密度變化范圍大,因此,它是一種理想的聲阻抗耦合材料。
9、最低的介電常數(shù)
氣凝膠材料的介電常數(shù)小于1.003,是一種良好的介電材料,可以降低集成電路的漏電電流,降低導線之間的電容效應,降低集成電路發(fā)熱等。
10、最低的折射率
因為氣凝膠內(nèi)空氣的占比率極高,所以其具有極低的折射率——可達到1.0003,非常接近空氣的折射率(1.0)。這項特性已被科學家應用在光學材料上。
11、最寬的折射率范圍
氣凝膠的透光性非常好,通過調(diào)控氣凝膠密度,折射率可在1.0003-1.24之間連續(xù)調(diào)節(jié),可用來制作探測器。
12、最低的損耗角正切
氣凝膠具有極低的損耗角正切,其損耗角正切值小于10-4,因此其透波性非常好,是一種良好的透波材料。
13、最低的楊氏模量
氣凝膠的楊氏模量小于106N/m2,比相應非孔性玻璃態(tài)材料低4個數(shù)量級。
14、從彗星返回的第一個樣本
人類第一次從彗星收集到樣本,就是使用了“氣凝膠手套”。這份珍貴的材料于2006年1月15日返回地球,該樣品來自2號彗星,目前,科學家們正在分析、了解這一原始冰體的化學組成。
15、密度最小的3D打印結(jié)構(gòu)
三名由堪薩斯州立大學和布法羅大學、紐約州立大學(均為美國)和哈爾濱工業(yè)大學(中國)的研究人員于2016 年 2 月來自不同大學的材料工程師開發(fā)的3D打印石墨烯氣凝膠,已被吉尼斯世界紀錄評為“密度最小的3D打印結(jié)構(gòu)”,其密度僅為 0.5 mg/cm3。