超輕航天材料

宋盛菊

你知道嗎？航天材料除了可靠性外，有一個重要的要求就是輕。航天器的重量每減少1千克，就能使發射它的運載火箭的重量減少500千克。

錢學森曾說：“航天器每一個零件減少1克重量都是貢獻，協調重量是總設計師的重要任務。”從最早的氣凝膠到“飛行石墨”，到“碳海綿”，再到纖維氣凝膠，超輕航天材料——氣凝膠一次一次地刷新著“最輕材料”的紀錄。

現在，氣凝膠已經被廣泛應用于航空航天的多個領域，最近要登陸火星的火星車上也少不了它的身影。接下來就讓我們一起來認識一下氣凝膠吧！

輕如鴻毛又本領高強

氣凝膠，又稱為氣溶膠或干凝膠，是一種由細小粒子聚集而成的三維網狀結構的具有固態特征的膠態體系。當凝膠脫去大部分溶劑，凝膠的空間網狀結構中充滿的介質為氣體，外表呈固體狀時，即為氣凝膠。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。

氣凝膠的結構特點使得其非常輕，成為目前世界上密度最小的幾種固體之一。因為半透明的色彩和超輕重量，氣凝膠有時也被稱為“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，它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力，且最高能承受1400攝氏度的高溫。

氣凝膠表面的微細孔極多，對于氣體和液體中，特別是液體中的污染物，包括重金屬具有極強的吸附性能，因此被稱為“超級海綿”，是一種新型的環保材料。

氣凝膠還是很好的吸音材料，比如我國2015年研制的纖維氣凝膠，可以在100～6300赫茲寬頻段內高效吸音。……