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氣凝膠是一個專有名詞。

中國文字是歷史上最古老的文字之一。也是至今通行的世界上最古老的文字。世界上還沒有任何一種文字像漢字這樣經久不衰。 從甲骨文發展到今天的漢字，已經有數千年的歷史。文字的發展經過了甲骨文、金文、大篆、小篆、隸書、草書、楷書、行書等書體演變。

名詞解釋

氣凝膠是指通過溶膠凝膠法，用一定的乾燥方式使氣體取代凝膠中的液相而形成的一種納米級多孔固態材料。如明膠、阿拉伯膠、硅膠、毛髮、指甲等。氣凝膠也具凝膠的性質，即具膨脹作用、觸變作用、離漿作用。

氣凝膠是世界上密度最小的固體，2022年度化學領域十大新興技術之一。

概念定義

氣凝膠是一種固體物質形態，世界上密度最小的固體。密度為3千克每立方米。一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠，其最早由美國科學工作者Kistler在1931年因與其友打賭製得。氣凝膠的種類很多，有硅系，碳系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等等。aerogel是個組合詞，此處aero是形容詞，表示「空氣中的」，gel顯然是凝膠。字面意思是空氣的凝膠。任何物質的gel只要可以經乾燥後除去內部溶劑後，又可基本保持其形狀不變，且產物高孔隙率、低密度，則皆可以稱之為氣凝膠。

因為密度極低，最輕的氣凝膠僅有0.16毫克每立方厘米，比空氣密度略低，所以也被叫做「凍結的煙」或「藍煙」。由於裡面的顆粒非常小（納米量級），所以可見光經過它時散射較小（瑞利散射），就像陽光經過空氣一樣。因此，它也和天空一樣看着發藍（如果裡面沒有摻雜其它東西），如果對着光看有點發紅。（天空是藍色的，而傍晚的天空是紅色的）。由於氣凝膠中一般80%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果，一寸厚的氣凝膠相當20至30塊普通玻璃的隔熱功能。即使把氣凝膠放在玫瑰與火焰之間，玫瑰也會絲毫無損。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的探測器。位在高能加速器研究機構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器(Aerogel Cherenkov Counter， ACC) 的粒子鑑別器，就是一個最新的應用實例。這個探測器利用的氣凝膠的介於液體與氣體之低折射係數特性，還有其高透光度與固態的性質，優於傳統使用低溫液體或是高壓空氣的作法。同時，其輕量的性質也是優點之一。

發展歷史

1931年，美國科學家用二氧化硅製得了最早的氣凝膠，外號 「凝固的煙」。2011年，美國HRL實驗室、加州大學歐文分校和加州理工學院合作製備了一種鎳構成的氣凝膠，密度為0.9毫克/立方厘米，創下了當時最輕材料的紀錄。把這種材料放在蒲公英花朵上，柔軟的絨毛幾乎沒有變形。 我國的石墨儲備非常豐富，占全世界的2/3。科學研究人員一直在探索石墨高效利用的方法。「把石墨變成石墨烯（一種由碳原子構成的單層片狀結構），其價值可以上升數千倍。」高超的課題組經過五六年的探索，製備出了一維的石墨烯纖維和二維的石墨烯薄膜。打算把石墨烯做成三維多孔材料來打破這美國科學家的紀錄。

隨後Kistler發現若對其進行常規的蒸發乾燥會使凝膠孔結構塌陷，得到碎裂的干凝膠或粉末，但若將凝膠孔內的NaCl水溶液首先置換為乙醇，再利用超臨界乾燥技術，在不破壞凝膠孔網絡結構的前提下，抽取掉凝膠孔中的液態分散相，就可以製備出一種具有高比表面積、低堆積密度和低熱導率的疏鬆多孔非晶固態材料，並把它命名為氣凝膠。Kis-tler成功地製備出了氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化錫、氧化鎳和氧化鎢氣凝膠，並預言了氣凝膠將在催化、隔熱、玻璃及陶瓷領域得到應用。但由於凝膠孔徑為納米量級，傳質速率低，水洗、醇水交換等步驟低效、費時，而且產品的純度難以保證，因而溶劑置換過程往往煩瑣而漫長，另外當時也沒有發現氣凝膠的實際應用價值，從而限制了對其應用的研究，在其後的30多年間並沒有引起人們的興趣。

1968年，法國的Nicoloan等人利用正硅酸甲酯（TMOS）等有機醇鹽為原料，經一步溶膠-凝膠法製備出了氧化硅氣凝膠，大大縮短了其乾燥周期，並對所製備的氣凝膠進行了表徵，才使得氣凝膠材料的製備與應用得到了發展。但是TMOS有劇毒，對人體有害且污染環境，從而也限制了人們的研究。

1985年，美國勞倫斯伯克力國家實驗室的ParamH.Tewari和ArlonJ.Hunt等使用毒性較低的正硅酸乙酯（TEOS）代替毒性較大的TMOS作硅源前驅體來製備氣凝膠，並用CO2代替乙醇作為超臨界乾燥介質，在室溫水平成功地對濕凝膠進行乾燥，大大提高了氣凝膠生產過程中的安全性，推動了氣凝膠的商業化進程。

產品特點

這種新材料密度僅為3.55千克每立方米，僅為空氣密度的2.75倍；乾燥的松木密度（500千克每立方米）是它的140倍。這種物質看上去像凝固的煙，但它的成分與玻璃相似。由於它的密度極小，用於航空航天方面非常合適。美宇航局噴氣推進實驗室，該實驗室瓊斯博士研製出的新型氣凝膠，主要由純二氧化硅等組成。在製作過程中，液態硅化合物首先與能快速蒸發的液體溶劑混合，形成凝膠，然後將凝膠放在一種類似加壓蒸煮器的儀器中乾燥，並經過加熱和降壓，形成多孔海綿狀結構。瓊斯博士最終獲得的氣凝膠中空氣比例占到了99.8%。

氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時也被稱為「固態煙」或「凍住的煙」。這種新材料看似脆弱不堪，其實非常堅固耐用，最高能承受1400攝氏度的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測上有多種用途。俄羅斯「和平」號空間站和美國「火星探路者」探測器上，都用到了氣凝膠材料。

美國國家宇航局研製出的一種新型氣凝膠，由於密度只有每立方厘米3毫克，曾作為「世界上密度最低的固體」入選《吉尼斯世界紀錄》。

2013年2月27日，中國浙江大學高分子科學與工程系實驗室的研究團隊製作，由高超教授（中國）領導製作的石墨烯氣凝膠，密度僅為0.16 mg / cm³。創造了新的吉尼斯世界紀錄。該材料於2013年2月27日在《自然》雜誌上公布。

這種氣凝膠呈半透明淡藍色，重量極輕，因此人們也把它稱為「固態煙」。新型氣凝膠是由美國國家宇航局下屬的「噴氣推進實驗室」材料科學家史蒂芬·瓊斯博士研製的。它的主要成分和玻璃一樣也是二氧化硅，但因為它99.8%都是空氣，所以密度只有玻璃的千分之一。

氣凝膠貌似「弱不禁風」，其實非常堅固耐用。它可以承受相當於自身質量幾千倍的壓力，在溫度達到1200攝氏度時才會熔化。此外它的導熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強39倍。由於具備這些特性，氣凝膠便成為航天探測中不可替代的材料，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。

氣凝膠在航天中的應用遠不止這些，美國國家宇航局的「星塵」號飛船正帶着它在太空中執行一項十分重要的使命———收集彗星微粒。科學家認為，彗星微粒中包含着太陽系中最原始、最古老的物質，研究它可以幫助人類更清楚地了解太陽和行星的歷史。2006年，「星塵」號飛船將帶着人類獲得的第一批彗星星塵樣品返回地球。

但收集彗星星塵並不是件容易的事，它的速度相當於步槍子彈的6倍，儘管體積比沙粒還要小，可是當它以如此高速接觸其它物質時，自身的物理和化學組成都有可能發生改變，甚至完全被蒸發。如今科學家有了氣凝膠，這個問題就變得很簡單了。它就像一個極其柔軟的棒球手套，可以輕輕地消減彗星星塵的速度，使它在滑行一段相當於自身長度200倍的距離後慢慢停下來。在進入「氣凝膠手套」後，星塵會留下一段胡蘿蔔狀的軌跡，由於氣凝膠幾乎是透明的，科學家可以按照軌跡輕鬆地找到這些微粒。