凍住的輕煙

進入21 世紀，有一種神奇材料將能使你的房子抵御炸彈爆炸，它還能清除水中的污染物，甚至幫助人們飛上火星，這就是氣凝膠。氣凝膠堪稱世界上最輕的固體，但這種神奇的材料卻能承受1000 千克炸藥的爆炸沖擊波，還能隔絕1300℃的高溫。科學家正在開發這一材料的各種新用途，從新一代的網球拍到能幫助人類登陸火星的超級保溫太空服。科學家認為，氣凝膠將是改變世界的材料。

收集彗尾塵埃

氣凝膠的發明純屬偶然——1931 年美國一位化學家與同事打賭的產物——將普通硅膠的水分去掉，再注入二氧化碳之類的氣體，從而產生了一種如夢如幻的固體。盡管氣凝膠被歸類為固體，但其中99%的物質都是氣體。這種氣凝膠呈半透明淡藍色，密度極小，因此人們給它起了個“凍住的煙”的綽號。

氣凝膠有很好的隔熱性能，還能吸收像原油一樣的污染物，但早期的氣凝膠非常易碎和昂貴，所以問世很久，依然被鎖在實驗室當擺設。直到10 年前，美國宇航局開始對這種物質感興趣，并讓其發揮更為實際的用途，這種材料終于走出了實驗室。

1999 年，美國宇航局給其“星塵”號探測器配備了一個充滿氣凝膠的塵埃搜集裝置，利用其極強的吸附性捕捉彗星尾部的塵埃。科學家認為，彗星微粒中包含著太陽系中最原始、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。

但收集彗星塵埃并不是件容易的事，它的速度相當于步槍子彈的6 倍，盡管體積比沙粒還要小，當它以高速接觸其他物質時，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，因此，收集彗星塵埃一直是令科學家頭疼的事情。有了氣凝膠，問題就變得簡單多了。它就像一個極其柔軟的棒球手套，可以輕輕地消減彗星塵埃的速度，使它在滑行一段相當于自身長度200 倍的距離后慢慢停下來。在進入“氣凝膠手套”后，塵埃會留下一段胡蘿卜狀的軌跡，由于氣凝膠幾乎是透明的，科學家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒。2006年，“星塵”號飛船帶著人類獲得的第一批彗星塵埃樣品返回地球。

2002年，美國宇航局下屬的阿斯彭氣凝膠公司生產了一種更堅固、更柔韌的氣凝膠。現在它被用來為人類首次登陸火星時所穿的太空服研制一種保溫隔熱襯里，派宇航員登陸火星預定于2018 年進行。該公司的一位資深科學家說，一層18 毫米的氣凝膠將足以保護宇航員抵御－130℃的低溫。

除此之外，氣凝膠還被用作未來防彈住宅和軍用車輛裝甲的測試。在實驗室中，一個涂有6 毫米氣凝膠的金屬板在炸藥爆炸中幾乎毫發無損。

走進日常生活

在日常生活中，氣凝膠也有多種用途。運動器材公司開發出一系列使用氣凝膠材料的壁球和網球拍，據說這樣能增強擊球的力度。

有人利用氣凝膠為房屋加上保溫層，房屋的保溫效果好多了。

登山愛好者也開始選用這種材料。英國登山愛好者安妮·帕門特在攀登珠穆朗瑪峰時所穿的靴子和所用的睡袋都填充了氣凝膠材料。她說：“當時唯一的問題是我的腳太熱了！”但是，氣凝膠并沒能征服時尚界，消費者在穿上利用這種材料制成的冬季夾克以后，紛紛抱怨這種衣服太熱了，之后，它就消失在衣架上。

盡管氣凝膠屬于一種固體，但這種物質99%是由氣體構成，這使得它外觀看起來像云一樣。科學家們表示，因為它有數百萬小孔和皺摺，所以如果把1 立方厘米的氣凝膠拆開，它會填滿一個有足球場那么大的地方。氣凝膠被科學家們描述為“終極海綿”，其表面的數百萬小孔使其成為在水中吸附污染物的理想材料，用來過濾污水。科學家還研制出一種新型氣凝膠，用于除去水中的鉛和水銀，另外一種氣凝膠可吸附溢出的油。

研究人員認為，一種由鉑金制成的氣凝膠能用于加速氫的產生。這樣的話，氣凝膠就能用來生產以氫為基礎的燃料。

固體輕如煙

美國宇航局噴氣推進實驗室研制出的一種氣凝膠，它作為世界最輕的固體，正式入選吉尼斯世界紀錄。這種新材料的主要成分和玻璃一樣，都是二氧化硅，但它的密度僅為每立方厘米3 毫克，是玻璃的千分之一。

這種新型氣凝膠，主要由純二氧化硅等組成。在制作過程中，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，然后將凝膠放在一種類似加壓蒸煮器的設備中干燥，并經過加熱和降壓，形成多孔海綿狀結構。科學家最終獲得的氣凝膠中空氣比例占到了99.8％。

新入選吉尼斯世界紀錄的氣凝膠材料，特性比以往有所改進。此前，世界最輕固體的紀錄由另一種氣凝膠保持，它的密度為每立方厘米5毫克。

改變世界的材料

氣凝膠內含大量的空氣，是一種具有納米結構的多孔材料，在力學、聲學、熱學、光學等諸方面均顯示其獨特性質。它們明顯不同于孔洞結構在微米和毫米量級的多孔材料，其纖細的納米結構使得材料的熱導率極低；具有極大的比表面積。對光、聲的散射均比傳統的多孔性材料小得多。這些獨特的性質不僅使得該材料在基礎研究中引起人們興趣，而且在許多領域蘊藏著廣泛的應用前景。

相比過去發明的神奇材料——如上世紀30 年代的酚醛樹脂，80 年代的碳纖維，以及90 年代的硅——氣凝膠的出現又是一大突破。這是一種神奇的材料，它是人類已知的密度最低的產品，然而用途卻又極其廣泛，幾乎可以應用于任何領域，像過濾被污染的水，隔絕極端溫度，甚至制作珠寶首飾等。科學家稱，氣凝膠將是改變世界的材料！