如煙如霧的固體

高峰

打賭中誕生

氣凝膠的發明純屬偶然。1931年，美國有一位名叫克里斯特勒的化學家在和別人打賭時，無意中發明了一種物質，他把這種新物質稱為“冷凍煙霧”。

克里斯特勒首先將普通硅膠的水提出來，再注入二氧化碳等氣體取代水，結果產生了這種如夢如幻的固體——氣凝膠。

這種固體的特別之處在于，盡管它是一種固體，但是組成這種固體的大約99%物質卻都是氣體。

這種神奇的固體具有抗高溫和吸油污的特性，但由于早期的氣凝膠造價昂貴而且非常易碎，一直被鎖在實驗室里，成了找不到實際用途的擺設。

直到10多年前，美國國家航空航天局對這個養在深閨無人識的物質產生了濃厚的興趣，開始探索其更多的實質用途。

世界上最輕的固體

氣凝膠是世界上已知密度最低的人造發泡物質。這種氣凝膠密度僅為3毫克/立方厘米（大約是空氣的3倍），有極高的彈性和表面積，如果展開一盎司（即28.35克）的“凝煙”，可以鋪滿三個足球場。

“弱不禁風”的強者

別看這種氣凝膠貌似“弱不禁風”，其實非常堅固耐用。它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力，在溫度達到1200℃時才會熔化。

氣凝膠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。由于具備這些特性，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。

美國國家航空航天局現在已經確定，在2018年火星探險時，航天員們將穿上用新型氣凝膠制造的航天服。只要在航天服中加入一個18毫米厚的氣凝膠夾層就足以在低至零下120℃的環境里保護航天員。

防彈是新型氣凝膠的第二個重要用途。美國國家航空航天局的一家公司正在對用氣凝膠建造的住所和軍車進行測試。根據實驗室的試驗情況來看，如果在金屬片上加一層厚約6毫米的氣凝膠，那么，就算被炸藥直接炸中，金屬片也毫發無損。

環保衛士是新型氣凝膠扮演的第三個重要角色。科學家將氣凝膠親切地稱為“超級海綿”，其表面有成百上千萬的小孔，是非常理想的吸附水中污染物的材料。美國科學家新發明的氣凝膠現在已經能吸出水中的鉛和水銀。

驚人的隔熱材料

在吉尼斯紀錄中，氣凝膠擁有多達15個吉尼斯紀錄，遠多于其他材料。由于氣凝膠中99.8%是空隙，使得它看起來是半透明的。

氣凝膠是一種令人驚奇的隔熱材料和絕緣體。如果你擁有一塊氣凝膠制成的擋板，你就可以很容易抵擋住噴火管對你的噴射。它既可防冷，又可擋熱。因此，未來人類能用它在月球上構建一個保暖罩。

氣凝膠“手套”

1999年，美國國家航空航天局給其“星塵號”探測器裝備了一種塞滿氣凝膠的棒球手套，用于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。但收集彗星星塵并不是件容易的事，它們的速度相當于步槍子彈的6倍，盡管體積比沙粒還要小，可是當它們以如此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。

不過，科學家運用氣凝膠，立刻使這個問題就變得簡單了。氣凝膠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，使它們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，星塵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。

走進日常生活

氣凝膠也正走進我們的日常生活。運動器材公司鄧祿普已經研制出一系列用氣凝膠加固的壁球和網球球拍。據說這種球拍能釋放更大的力量。英國諾丁漢60多歲的鮑勃·斯托克爾擁有了一套用氣凝膠隔熱的房子，他也因此成為擁有這種房子的第一位英國人。他說：“保溫效果大大提高了，這真是一個不可思議的變化。”

登山者也開始從氣凝膠中受益。一位英國登山者安妮·帕曼特爾登上了珠穆朗瑪峰，在登山過程中，她使用了配備氣凝膠襯底的登山靴和睡袋。她說：“我遇到的惟一麻煩是我的腳總是太熱，作為一個登山者，我樂于碰到這種麻煩。”

不過，氣凝膠還沒有征服時尚界。雨果·鮑斯公司推出了一系列用這種材料制成的冬季夾克，但在消費者紛紛抱怨這種衣服太熱之后不得不下架。

氣凝膠的外觀看起來像云一樣。科學家表示，因為它有數百萬個小孔和皺褶，所以如果把1立方厘米的氣凝膠拆開，它能鋪滿一個足球場。它的小孔不僅能像海綿一樣吸附污染物，還能充當氣穴。研究人員認為，一些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。