從窗戶到火星：科學家首次亮相超級絕緣凝膠，咱們拭目以待吧

新的凝膠可以提高摩天大樓的能源效率，並幫助科學家在火星上建立棲息地。

CU Boulder的博士後研究員劉慶坤持有一種新凝膠樣本，可以提高美國各地窗戶的能源效率。

由博爾德博士研究人員開發的一種新型超絕緣凝膠可以顯著提高摩天大樓和其他建築物的能源效率，並且有朝一日可能會幫助科學家為火星上的殖民者建造類似溫室的棲息地。

「氣凝膠」，看起來像一個扁平的塑料隱形眼鏡，非常耐熱，你可以把它放在手上，火上面沒有感覺。但與市場上的同類產品不同，這種材料大多是透明的。

「透明度是一個有用的功能，因為你可以在窗戶中使用這種凝膠，你可以在外星生境中使用它，」物理系教授Ivan Smalyukh說。「你可以通過隔熱材料收集陽光並將能量存儲在裡面，保護自己免受火星或月球上的溫度大的振蕩。」

該集團的凝膠生產成本也更低，因為它來自不起眼的啤酒廢物。

Smalyukh解釋說，氣凝膠的重量百分比至少為90％，但它們的特徵是空氣。他們的薄膜由交叉的固體材料圖案組成，將空氣捕獲在數十億個微小孔隙內，類似於泡沫包裝中的氣泡。誘捕能力使它們成為如此優秀的絕緣體。

「你創造了一個非常曲折的網路，這些納米顆粒在氣凝膠中連接在一起，防止熱量通過，」Smalyukh說。

然而，目前大多數可用的氣凝膠是不透明的 - 如果你想用它們塗在窗戶上，這是一個很大的問題。

為了製造不同類型的凝膠，Smalyukh和他的同事從常見的植物糖纖維素開始。通過仔細控制纖維素分子如何連接，團隊能夠將它們定位成格子狀圖案。他說，這種模式是如此均勻，它允許光線通過不受歡迎的，使凝膠具有透明的外觀。

研究人員可以通過向各種食物垃圾中添加特殊細菌來製造纖維素。該團隊一直開車前往博爾德地區的啤酒廠，收集啤酒麥汁桶或釀造過程中產生的廢液。

「因此，我們不僅回收和保存這些有價值的材料進入垃圾填埋場，而且我們還廉價生產這種原材料，」博士安德魯赫斯說。CU Boulder的物理系學生。

該團隊努力的最終成果是薄而柔韌的薄膜，比玻璃輕約100倍。

這對美國的建築尤其有用。根據美國能源部的數據，大約四分之一用於加熱和冷卻美國建築物的能源用於抵消窗戶的熱量損失，這可能會使建築運營商每年損失數十億美元。

「我們正在設想一種改裝產品，基本上是一種消費者可以在Home Depot購買的剝離和粘貼薄膜，」赫斯說。

Smalyukh和他的同事一直在探索與窗戶製造公司的合作關係，今年夏天早些時候，他們的項目被評為NASA 2018年iTech競賽的獲獎者之一。這場全國性的比賽尋找可能有一天可以幫助人們前往太空的地球技術。

「到目前為止，我們的方法一直圍繞著窗戶，」赫斯說。「但是，我們也看到我們的技術可以用於許多其他應用，包括智能衣服，用於絕緣汽車和保護消防員。」

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！