果冻 比空气还轻的材料,可承受几千倍压力,凭什么为火星车保驾护航?
【 果冻|比空气还轻的材料,可承受几千倍压力,凭什么为火星车保驾护航?】在国内的第一辆火星车上有一项重要的黑科技在发挥作用,这种材料被称为是全球最轻的固体,虽然重量不大,但是这种材料却可以阻断高温,1200摄氏度的高温对它来说都无关痛痒,零下130摄氏度的低温也难不倒它。
可以说,国内建造的火星车能够顺利登上火星,它功不可没。
这是什么材料呢?
本期节目就带大家一起来了解一下。
这种材料表面看起来特别像是一坨凝固了的烟,但是实际上它并不是一种气体,而是实实在在的固体,它就是气凝胶,被认为是迄今为止全球最轻的固体。相信很多朋友先会想到气溶胶,因为疫情的肆虐,很多朋友认识了气溶胶这种形态,但是气凝胶和气溶胶可不是一回事。
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这种材料是怎么被制作出来的呢?实际上,它的诞生就是来源于研究者的一个脑洞。相信大家在生活中会有很多脑洞,比如为什么天是蓝色的等等,但是这些脑洞逐渐也有了科学的解释。
那你有没有想过,为什么果冻是水做的,但是里面的水却不会流出来呢?
带着这个疑问,一位美国人就研究出来了气凝胶。其实说白了,果冻也是凝胶的一种,里面富含液体,但是之所以里面的水流不出来,就是因为果冻网格里的水分子被表面张力束缚住了,而且这个张力的程度刚好能让液体晃动还流不出来。
在这种情况下,如果把里面的水换成气体会发生什么样的结果呢?
凭借着这些奇思妙想,这位美国人用硅胶来开始试验,最终利用酒精,成功做出来了全球第一个气凝胶,这个就是二氧化硅气凝胶。事实上,气凝胶也有很多种类,但是国内的相关研发工作又在一开始就掉了队。
不过还好我们及时赶上,加上极快的发展速度,也不至于落后太多,甚至在一些成果上已经走在了技术前端。在2013年的时候,国内的研究人员就用石墨烯材料和碳纳米管相结合,成功制造出了超轻气凝胶,还将其称作“碳海绵”,到现在为止这都是全球最轻的材料。
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这种材料有什么特殊之处呢?其实在它的名字里就已经暗藏了玄机,之所以叫做海绵,就是因为它具备海绵的特性。我们都知道,首先海绵是很轻的,而这种碳海绵的重量只有空气重量的七分之一,可以飘起来的气球里充的就是氦气,但是这种碳海绵比氦气还要轻,这就有点不可思议了。
另外,海绵的吸收力也是很强的,但是这种碳海绵的吸收力就可以用“惊人”来形容了。目前普通的吸油产品最多可以吸比本身重10倍左右的液体,但是这种材料可以吸收比自身重250倍左右的液体,最高甚至能达到900倍,效果堪比蚂蚁举大象。
除此之外,海绵还具备很大的弹性,这种碳海绵也同样可以,受到80%的挤压后,依然可以回到原来的形状。
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不过说了这么多,这种神奇的材料到底可以用来干什么呢?在开头已经提到过,这种材料在航空航天领域应用非常广泛,原因就是这种材料的隔热能力极强。一般来说,这么轻的材料密度肯定是很小的,事实上气凝胶的密度确实只有玻璃的千分之一,但是这种材料却十分的隔热。
在国防军工方面的应用也是很广泛的,比如飞机的外层隔热就是靠这种材料,也可以用于核潜艇,导弹等设备上的核反应堆隔热,甚至是大型锅炉等的隔热。
在天问一号和祝融号两个火星探测重器上,这种材料就更加能发挥才能了。不过这两个设备上的气凝胶都是国内的科学家专门研制的,可以对抗1200摄氏度高温的发动机温度,也能适应火星上零下130摄氏度的低温,所以说这种材料才是真正的黑科技。
有了它的加持,火星探测工作更能顺利地进行。
大家对于这种材料有什么看法呢?欢迎在下方留言评论!
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