气凝胶十五大吉尼斯世界纪录

1931年,kistler发明了气凝胶,问世90多年后,气凝胶优异的理化性能已打破15项吉尼斯世界纪录。
1、最低的导热系数

气凝胶的纳米级微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献,导热系数可低于0.016W/(m·K)。通过掺杂的手段,还可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导,常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0.013W/(m·K),是目前导热系数最低的固态材料。


2、最低密度

气凝胶很早就作为最轻的固体材料入选吉尼斯世界纪录。近年来,这一纪录还在被不断刷新。2015年,东华大学俞建勇院士、丁彬教授带领的纳米纤维研究团队,利用普通纤维膜材料开发出了一种超轻、超弹的纤维气凝胶,经中国计量认证结果显示,这种纤维气凝胶的固态材料密度仅为0.12毫克/立方厘米,大约为空气密度的1/10。


3、最宽的密度范围
因为组织成分不同、制作工艺差异,气凝胶的密度变化范围非常之广——其体密度在0.0012-0.500g/m3范围内可调。这就赋予了气凝胶材料更为广阔的应用空间。
4、最宽的压缩模量
气凝胶的压缩模量可在6个数量级的范围内变化。如此宽阔的压缩模量变化范围,决定了气凝胶材料的密度可调节性,从而可实现不同密度要求的功能应用。
5、最小的孔径

气凝胶的孔径一般集中在50nm左右,最小的孔径甚至可小于1nm。纤细的纳米级结构,使气凝胶材料的热导率极低,并具有极大的比表面积。


6、最高的孔洞率

气凝胶的孔洞率可高达99.9%,表面的无数小孔使其成为了在水中吸附污染物的理想材料。而且,由于具有特别大的比表而积。气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方面,亦有着广阔的应用前景。


7、最低的声传播速度
气凝胶多孔的网络结构使其具有超低的密度,因而使得声波在气凝胶内的传播速度与一般固态物质相比慢很多。声波在气凝胶内的传播速度可低至70m/s。
8、最高的声阻抗
气凝胶的声阻抗高达106kg/m2·s,气凝胶的纵向声传播速率极低,而声阻随密度变化范围大,因此,它是一种理想的声阻抗耦合材料。
9、最低的介电常数
气凝胶材料的介电常数小于1.003,是一种良好的介电材料,可以降低集成电路的漏电电流,降低导线之间的电容效应,降低集成电路发热等。
10、最低的折射率

因为气凝胶内空气的占比率极高,所以其具有极低的折射率——可达到1.0003,非常接近空气的折射率(1.0)。这项特性已被科学家应用在光学材料上。


11、最宽的折射率范围
气凝胶的透光性非常好,通过调控气凝胶密度,折射率可在1.0003-1.24之间连续调节,可用来制作探测器。
12、最低的损耗角正切

气凝胶具有极低的损耗角正切,其损耗角正切值小于10-4,因此其透波性非常好,是一种良好的透波材料。


13、最低的杨氏模量

气凝胶的杨氏模量小于106N/m2,比相应非孔性玻璃态材料低4个数量级。


14、从彗星返回的第一个样本

人类第一次从彗星收集到样本,就是使用了“气凝胶手套”。这份珍贵的材料于2006年1月15日返回地球,该样品来自2号彗星,目前,科学家们正在分析、了解这一原始冰体的化学组成。


15、密度最小的3D打印结构

三名由堪萨斯州立大学和布法罗大学、纽约州立大学(均为美国)和哈尔滨工业大学(中国)的研究人员于2016 年 2 月来自不同大学的材料工程师开发的3D打印石墨烯气凝胶,已被吉尼斯世界纪录评为“密度最小的3D打印结构”,其密度仅为 0.5 mg/cm3


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