那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？

知識 06-17

從最巨大的輪船、飛機到最微小的納米機器人，從最堅硬到最柔軟的材料……人類一直在努力創造著、打破著各種世界之最。這不，2013年，「世界上最輕的材料」這一紀錄被我國科學家打破後，2015年，我國再次刷新紀錄，製造出0.12毫克每立方厘米的最輕材料。那麼，這些超輕的材料有什麼作用呢？

凝固的煙

這種世界上最輕的材料叫氣凝膠。氣凝膠其實並不是最近才有，早在1931年，人們就用二氧化硅製造出了它。氣凝膠的內部有很多孔隙，孔隙裡面充滿空氣，所以非常輕。為了形容它的輕，人們還給它取了一個外號——凝固的煙。

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？圖為氣凝膠

2011年，美國科學家以鎳材料做出的氣凝膠，成為了當時世界上最輕的材料。在真空中，1立方厘米的這種氣凝膠只有0.9毫克重，比空氣還要輕。

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？把這種用鎳做成的氣凝膠放在蒲公英上，柔軟的絨毛幾乎沒有變形。

然而，作為世界上最輕的材料，它的紀錄還沒保持多久，就被打破了。2012年，英國和德國的幾位科學家研製出了全球最輕的氣凝膠，他們還給這種氣凝膠取了一個非常酷的名字，叫作「飛行石墨」。1立方厘米的「飛行石墨」只有0.18毫克重，雖然它看起來像一塊黑色不透明的海綿，但海綿可比它重多了，在體積上，「飛行石墨」幾乎是由99.99%的空氣構成的。

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？「飛行石墨」這種氣凝膠還不沾水。

超輕「碳海綿」

科技發展日新月異，在世界最輕材料的排行榜里，「飛行石墨」坐在第一名的位置上，結果它屁股還沒坐熱，就被另一種新型的氣凝膠給擠了下來。2013年3月，我國浙江大學的一個研究小組，利用碳納米管和石墨烯製備出了一種超輕氣凝膠，取名為「碳海綿」。它有多輕呢？在真空中，1立方厘米的碳海綿只重0.16毫克，而相同體積普通空氣的重量是它的7倍左右，比同體積的氦氣還要輕。

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？ 100立方厘米大小的碳海綿「踩」在狗尾巴草上，纖細的絨毛幾乎沒有被壓彎

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？柔弱的幾根花蕊就能支撐起碳海綿

碳海綿如此的輕，它是怎麼做出來的？

在電子顯微鏡下，可以看到碳海綿裡面有大量的碳納米管和石墨烯，正是這兩種物質共同支撐起了那無數個小孔隙。就像大型的體育場館一樣，先用鋼筋做支架，再用高強度的薄膜做牆壁。而碳海綿，就是利用碳納米管做支架，石墨烯做牆壁。

以前，科學家雖然能製備氣凝膠，但由於工藝的緣故，難以批量生產。而現在，我國發明的新工藝，可以批量生產碳海綿。

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？圖為實驗室裡面有很多這樣的碳海綿。

纖維氣凝膠

追求最輕的材料，科學家們沒有止步。2015年，我國東華大學的俞建勇院士、丁彬教授帶領的納米纖維研究團隊在超輕纖維材料研究上獲新成果，他們利用普通纖維膜材料開發出了一種超輕、超彈的纖維氣凝膠，經中國計量認證結果顯示，這種纖維氣凝膠的固態材料密度僅為0.12毫克每立方厘米。這比我國之前研製的碳海綿還要輕0.04毫克每立方厘米。

最輕材料可以用來做什麼

一、清理石油污染

氣凝膠所採用的材料不同，用途也會不同。像浙江大學研製的那種名叫碳海綿的氣凝膠，不僅製備方法上取得了突破，碳海綿還表現出了優越的性能。

碳海綿的彈性很好，被壓縮80%後還可以恢復原狀。它對油具有超快、超高的吸附力，是目前吸油能力最強的材料。現在的吸油產品，一般只能吸收自身重量10倍左右的油，而碳海綿的吸油量是它自身重量的250倍，最高可達900倍，神奇的是，碳海綿只吸油不吸水。另外，它吸油的速度非常快：每克碳海綿每秒可以吸收68.8克油。說到這裡，很多人已經想到了碳海綿的用武之地，那就是清理海上的石油污染。海面被石油污染的時候，把碳海綿撒在海面上，它們就會源源不斷地把周圍的漏油迅速地吸進自己的身體。

二、吸附星際塵埃

處理石油污染只是碳海綿的一個用處，早在1999年，美國航空航天局就利用氣凝膠的特性，用它來吸附星際塵埃。

那些輕的像煙一樣的材料，可以用來做啥？圖為美國「星塵號」探測器，主要目的是探測維爾特二號彗星。1999年2月7日由NASA發射升空。返回艙於2006年1月15日在美國猶他州著陸。