气凝胶：修おさむ订间差さ异

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2022年ねん4月がつ16日にち (六ろく) 07:51的てき版本はんぽん

气凝胶（Aerogel）是ぜ目前もくぜん已やめ知ち密度みつど仅次于全ぜん碳气凝しこり胶的まと物ぶつ质。它是由ゆかり气体取と代がわ液体えきたい在ざい凝しこり胶中なか的てき位置いち制せい造づくり而成。其拥有ゆう许多俗名ぞくみょう：冻结的てき烟けむり雾（frozen smoke）、固かた态的烟けむり雾（solid smoke）、固かた态的空そら气（solid air）和かず蓝烟（blue smoke）等とう，而这些都源げん自じ于其透明とうめい性せい与あずか物もの质中的てき光ひかり线散ち射い能力のうりょく。其触感かん像ぞう是ぜ聚苯乙おつ烯。

Samuel Stephens Kistler在ざい1931年ねん发明气凝胶。而这一切是因为他与Charles Learned之の间的赌注。他た们二人当时正比赛谁先将凝しこり胶里さと的てき液体えきたい成分せいぶん用よう气体取と代だい却不使し发泡的てき间壁收おさむ缩崩塌。最さい后きさきKistler办到了りょう。

气凝胶借由ゆかり超ちょう临界干ひ燥法（英えい语：supercritical drying）将はた凝しこり胶里头的液体えきたい成分せいぶん抽出ちゅうしゅつ。这种方法ほうほう会かい令れい液体えきたい缓慢的てき被ひ脱出だっしゅつ，但ただし不ふ至いたり于使凝しこり胶里的てき固体こたい结构因いん为伴随ずい的てき毛もう细作用よう被ひ挤压破碎はさい。世界せかい上じょう第だい一个气凝胶体的主要成分是硅胶。Kistler这家公司こうし随ずい后きさき又また造みやつこ出で了りょう以[铝]、[铬]、[二に氧化锡|氧化锡]为基础物质的凝しこり胶。第だい一いち个碳凝しこり胶体则迟至いたり1980年代ねんだい以后才ざい被ひ开发。

性せい质

此物质极轻。其密度みつど大だい约为3mg/cm³仅仅为空そら气的てき三さん倍ばい重じゅう。（由ゆかりLarry Hrubesh领导的てきLLNL实验室しつ首くび先制せんせい备出世界せかい上じょう密度みつど最小さいしょう的てきCO₂气凝胶）

尽つき管かん气凝胶里有ゆう个胶字じ，但ただし它其实是坚硬而干燥的物もの质，就其物理ぶつり性せい质与胶体一いち点てん也不类似。被ひ称しょう为胶是ぜ由よし于它的てき制せい造づくり过程提ひっさげ取ど于凝胶。提起ていき指ゆび尖とんが轻轻在ざい凝しこり胶表面めん按压一下并不会留下痕迹；如果以加重かじゅう的てき力ちから道どう按压会かい造成ぞうせい永久えいきゅう的てき凹陷；而加上じょう足あし够的力量りきりょう会かい让它如玻璃般破碎はさい散ち落成らくせい块。这个便びん是ぜ我わが们所知道ともみち的てき易えき脆性ぜいせい。

虽然它具有ぐゆう破碎はさい的てき倾向，但ただし是ぜ以结构来说它仍是非常ひじょう坚固的てき。它优秀しゅう的てき负载能力のうりょく是ぜ源げん于其分子ぶんし的てき组成：大だい约尺寸しゃくすん为2到いた5纳米的てき球形きゅうけい聚合粒子りゅうし互相结合成ごうせい一いち个个小しょう单元，进而组合成ごうせい树突状じょう的てき微ほろ观立体りったい结构。这些小しょう单元会かい形成けいせい分ぶん形がた链状的てき三さん维结构，其间充塞じゅうそく著大ちょだい量的りょうてき孔あな洞ほら，每まい个孔洞ほら尺寸しゃくすん不ふ大だい于100纳米。而这些孔洞ほら的てき聚集密度みつど以及个别的てき平均へいきん大小だいしょう能のう够经由よし制せい造づくり过程加か以控制せい。

气凝胶是优良的てき热绝缘体たい，气凝胶几乎能阻绝由よし三さん种传热方式ほうしき（热传导、热对流りゅう、热辐射しゃ）中ちゅう的てき两种带来的てき热量转移。大だい多数たすう人じん会かい认为是ぜ因いん为气凝しこり胶的成分せいぶん99.8%为空气而能のう有效ゆうこう绝热（空そら气是优良绝热体たい），但ただし其实是ぜ因いん为气凝しこり胶的纳米微ほろ孔あな洞ほら，借か由ゆかり克かつ努つとむ森もり扩散，而有效ゆうこう阻止そし了りょう热传导(不ふ过金属きんぞく凝しこり胶在作さく为绝缘体的てき用途ようと时就不ふ是ぜ那な么有效ゆうこう)。例れい如硅凝しこり胶，由ゆかり于硅也为热的不良ふりょう导体，其隔绝性能せいのう又また更さら加か良好りょうこう了りょう。就热对流的てき方式ほうしき而言，因いん为空气无法ほう跨またが越えつ凝しこり胶表面めん行ぎょう对流作用さよう，他た们也是ぜ好このみ的てき热对流りゅう隔へだた绝材料りょう。一般的气凝胶对热辐射不起太大的作用。碳凝胶是好このみ的てき热辐射い隔へだた绝材料りょう，因いん为碳元素げんそ在ざい标准温度おんど下か能のう够吸收きゅうしゅう热量转移时散发的红外线辐射しゃ。亦また即そく，现今性せい质最好このみ的てき气凝胶是掺入部分ぶぶん碳元素的すてき硅凝胶。

因いん为吸湿きゅうしつ的てき自然しぜん性せい质，凝しこり胶摸起おこり来らい乾いぬい乾いぬい的てき，并表现出强大きょうだい的てき吸水きゅうすい能力のうりょく。为此长时间拿着ぎ凝しこり胶的人じん要よう穿ほじ着ちゃく手套しゅとう，以预防ぼう皮かわ肤表面ひょうめん出で现干燥脆化か的てき现象。

因いん为瑞みず利り散ち射い的てき影かげ响，凝しこり胶里的てき微小びしょう树突结构会かい过滤可か见光光ひかり谱中なか波なみ长较短小しょう的てき部分ぶぶん。而这就产生せい了りょう它轻柔やわら的てき颜色：在ざい较暗的てき环境散ち发柔柔やわら的てき蓝光，在ざい明あかり亮あきら的てき环境散ち发微微びび的てき黄き光こう。

气凝胶本身ほんみ的てき性せい质是具ぐ亲水性せい的てき，但ただし是ぜ借か由よし化か学制がくせい程ほど可か将しょう它改变为具ぐ疏水そすい性せい。凝しこり胶在逐渐吸收きゅうしゅう水すい汽的过程中ちゅう会かい经历分子ぶんし结构的てき变动，如同尺寸しゃくすん缩水，甚至完全かんぜん被ひ毁坏。借か由よし改あらため变凝胶对于水汽的接受せつじゅ度ど才能さいのう改善かいぜん毁坏的てき现象。即そく使つかい有ゆう裂きれ缝穿过胶体たい表面ひょうめん，那な些内部ぶ被ひ化学かがく制せい程ほど强化きょうか过的样品对水汽的抵抗ていこう作用さよう也会好こう过于那な些只仅仅强化きょうか分子ぶんし表ひょう层的样品。而疏水性すいせい制せい程ほど能のう促进胶体加工かこう过程的てき便利べんり性せい，因いん为这样就便びん于使用水ようすい刀がたな切きり割わり了りょう。

安全あんぜん性せい

气凝胶的安全あんぜん性せい取と决于其制造づくり的てき物ぶつ质成分ぶん。部分ぶぶん气凝胶组成なり成分せいぶん中ちゅう含有がんゆう致癌物ぶつ质或ある毒素どくそ。目前もくぜん以硅为基本きほん材ざい质的气凝胶还未み发现具有ぐゆう致癌或ある含毒的てき性せい质。不ふ过硅气凝胶会刺激しげき人じん的てき眼睛がんせい、皮かわ肤、呼吸こきゅう道どう和わ消化しょうか系けい统，并且一旦接触会造成皮肤黏膜的てき干ひ涩。因よし此建议当持じ着ぎ硅凝胶时最さい好配こうはい备着护目镜以及手套以避免受到伤害。

发展

20世せい纪80年代ねんだい初期しょき，粒子りゅうし物理ぶつり学がく家か认识到SiO₂气凝胶将是ぜ气凝胶切连科夫おっと计数器き（Aerogel Cherenkov Counter）粒子りゅうし鉴别器き（见切きり连科夫おっと效こう应）的てき理想りそう介かい质材料りょう，试验需要じゅよう大量たいりょう的てき透明とうめいSiO₂气凝胶。他た们使用しようTMOS方法ほうほう，制せい造づくり了りょう两个大だい探さがせ测器：一いち个是在ざい德とく国こく汉堡的てきDESY实验室しつ的てきTASSO探さがせ测器，使用しよう了りょう1700升しょう气凝胶；另一个是欧おう洲しゅう粒子りゅうし物理ぶつり研究所けんきゅうじょ（CERN）制せい造づくり的てき探さがせ测器，使用しよう了りょう由ゆかり瑞みず典てん隆德たかのり大だい学制がくせい备的1000升しょう气凝胶。现在日本にっぽん高こう能のう加速器かそくき研究けんきゅう机つくえ构B介かい子こ工こう厂的Belle实验侦测器き中也ちゅうや使用しよう气凝胶切连科夫おっと计数器き。这个侦测器き利用りよう的てき气凝胶介于液体えきたい与あずか气体之の低ひく折おり射しゃ系けい数すう特性とくせい以及其高透とおる光度こうど与あずか固かた态的性せい质，优于传统使用しよう低温ていおん液体えきたい或ある是ぜ高だか压空气的作法さほう。

气凝胶在太ふと空むなし侦测上うえ也有やゆう多た种用途ようと，在ざい俄にわか罗斯的てき和平わへい号ごう太ふとし空そら站和わ美国びくに的てき火星かせい探さがせ路ろ者しゃ上うえ都と有用ゆうよう到いた这种材料ざいりょう。

参まいり见

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 [[File:Aerogelflower filtered.jpg|thumbnail|right|气凝胶拥有ゆう强大きょうだい的てき隔へだた热功能のう]]
 [[File:Aerogelbrick.jpg|thumbnail|一塊ひとかたまり重じゅう2.5公おおやけ斤きん的てき磚頭由よし一塊ひとかたまり重じゅう2克かつ的てき氣き凝しこり膠にかわ支ささえ撐着]]
-[[File:Aerogel.jpg|thumbnail|氣き凝しこり膠にかわ因いん散ち射い呈てい藍色あいいろ]]
+[[File:Aerogel.jpg|thumbnail|氣き凝しこり膠にかわ因いん散ち射い呈てい現げん藍色あいいろ]]
-'''氣き凝しこり膠にかわ'''（Aerogel）是ぜ目前もくぜん已やめ知ち[[密度みつど]]僅次於[[全ぜん碳气凝しこり胶]]的てき物質ぶっしつ。它是由よし[[氣體きたい]]取と代だい[[液體えきたい]]在ざい[[凝しこり膠にかわ]]中ちゅう的てき位置いち製造せいぞう而成。其擁有ゆう許多きょた俗名ぞくみょう：凍結とうけつ的てき煙霧えんむ（frozen smoke）、固かた態たい的てき煙霧えんむ（solid smoke）、固かた態たい的てき空氣くうき（solid air）和かず藍あい煙けむり（blue smoke）等とう，而這些都源げん自じ於其透明とうめい性せい與あずか物質ぶっしつ中ちゅう的てき光線こうせん[[散ち射い]]能力のうりょく。其觸感かん像ぞう是ぜ[[聚苯乙おつ烯]]。
+''氣き凝しこり膠にかわ''（Aerogel）是ぜ目前もくぜん已やめ知ち[[密度みつど]]僅次於[[全ぜん碳气凝しこり胶]]的てき物質ぶっしつ。它是由よし[[氣體きたい]]取と代だい[[液體えきたい]]在ざい[[凝しこり膠にかわ]]中ちゅう的てき位置いち製造せいぞう而成。其擁有ゆう許多きょた俗名ぞくみょう：凍結とうけつ的てき煙霧えんむ（frozen smoke）、固かた態たい的てき煙霧えんむ（solid smoke）、固かた態たい的てき空氣くうき（solid air）和かず藍あい煙けむり（blue smoke）等とう，而這些都源げん自じ於其透明とうめい性せい與あずか物質ぶっしつ中ちゅう的てき光線こうせん[[散ち射い]]能力のうりょく。其觸感かん像ぞう是ぜ[[聚苯乙おつ烯]]。
 Samuel Stephens Kistler在ざい1931年ねん發明はつめい氣き凝しこり膠にかわ。而這一切是因為他與Charles Learned之の間あいだ的てき賭と注ちゅう。他た們二人當時正比賽誰先將[[凝しこり膠にかわ]]裡うら的てき液體えきたい成分せいぶん用よう氣體きたい取と代だい卻不使し發泡はっぽう的てき間あいだ壁かべ收縮しゅうしゅく崩くずし塌。最後さいごKistler辦到了りょう。