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早在20世纪30年代,一位名叫克斯提尔的美国化学家制造了当时世界上最轻的材料。他的绝技是去除硅胶溶液中的液体,使之凝固成极细而密布纳米空泡的骨架,做成含99%空气的超轻材料。工业设计上海大卫逊告诉你,这种超轻硅胶材料看上去像是凝固的烟雾,因而克斯提尔称之为“气凝胶”。

这种气凝胶极其脆弱,在此后的六七十年里仅被当作好玩的稀奇玩意儿。但近十多年,科学家开始动脑筋发掘它的实用价值。化学家用玻璃纤维加固以增强其力学性能,或灌注极薄的高分子聚合物以提高其弹性。工业设计上海大卫逊了解到,美国国家航空航天局的科学家还合成了全高分子塑料的气凝胶,其弹性如同橡胶,强度超过克斯提尔最初制造的气凝胶500倍。

与此同时,还有大量的气凝胶应用方面的探索。产品设计公司将气凝胶孔内的空气使其成为隔音超级明星,可以用来制作隔音墙,厚度1厘米的气凝胶就相当于5厘米优质泡沫塑料的隔音效果。气凝胶能使玻璃窗比传统双层硅酸盐玻璃窗更保暖,质量却比后者轻得多。高端冬季运动服也纷纷使用气凝胶。新款谷歌平板电脑也使用了特制的气凝胶,使其质量比传统的减少一半。

有的产品设计公司早就看到另一类新型气凝胶具有革命性的应用前景。它的原料不是硅胶或高分子,而是金属。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家2005年偶然发现一种制备金属气凝胶的简便方法:点燃一些过渡金属化合物,燃烧之后就能神奇地形成如海绵一样的新东西。尽管金属气凝胶不适合作为隔音、隔热设备,但它拥有极高的表面积——每克金属气凝胶的表面积可达3000平方米,而且金属气凝胶有导电性,还有很好的化学反应活性。仅这几项特性就有可能帮助我们降低能源消耗、改善环境。比如,铁和镍是很好的化学催化剂,但效率不高,把它们做成气凝胶后可以替代效率很高但价格高昂的金属铂,在下一代工业生产中充分发挥催化作用,而不必消耗大量能源。

金属气凝胶的另一个用途是储存氢气。铍是质量最轻的四种元素之一,化学性质类似镁和钙。用它做成的气凝胶又牢又轻,可以用来储存氢气。虽然其储氢能力低于合金,但它释放氢气时不像合金那样需要高温加热,因而更加安全。科学家希望将这种气凝胶用于氢能汽车。

像铁和镍一样,我们常见的铜有诸多催化作用。2014年,科学家发现用铜制备的气凝胶有望用来吸附空气中的二氧化碳,进行人工光合作用,合成工业上所需的碳水化合物。此外,科学家还在研究其他具有超强化学吸附功能的金属气凝胶。如果这些金属气凝胶做成的“蓝天拖把”真正发挥作用,大量吸附空气中的二氧化碳和各种污染物,没准很快就能还我们一个清新的大气层呢!工业设计上海大卫逊迫切想让这个梦想迅速实现,恐怕每个人也都是这样想的吧?

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