科學家研製出新型「氣凝膠」有望應用到太空技術中

科羅拉多大學研究人員Boulder開發的一種新型超絕緣凝膠可以極大地提高摩天大樓和其他建築物的能效，並有一天會幫助科學家為火星上的殖民者建造溫室般的棲息地。看起來像扁平的塑料隱形眼鏡的「氣凝膠」非常耐熱。如果將一條上面點著火的帶狀材料放在手上，手感覺不到熱量。與市場上同類隔熱產品不同，該材料是透明的。（相關研究內容發表在《Nano Energy》雜誌上，原標題為：「柔性透明氣凝膠作為粘貼在窗戶上的薄膜和可調諧雙折射的光學元件」）

「透明度是一項實用的功能，因為你可以在窗戶上使用這種凝膠，甚至在外星環境使用它，」物理系教授Ivan Smalyukh說。「你可以通過隔熱材料採集和儲存陽光，保護自己免受火星或月球上巨大的溫差振蕩。」

該團隊生產的氣凝膠成本低廉，以啤酒廠的廢液為生產原料。

Smalyukh稱：該氣凝膠至少有九成以上是空氣，呈雲霧渾濁狀。它們的薄膜有交叉的固體材料結構，能夠產生數十億個微小孔隙來吸收空氣，這類似於泡沫包裝中的氣泡。正是這種誘捕能力使它們成為很好的絕緣體。

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

目前大多數可用的氣凝膠都是不透明的，如果將它們應用在窗戶上是一個很大的問題。

為了製造透明的氣凝膠，Smalyukh和他的同事們將原料轉向一種常見的植物糖纖維。通過控制纖維素分子的連接，製成均勻的格子狀連接起來。他說，內部結構如此的均勻，仍可以讓光線通過，使凝膠具有透明的外觀。

研究人員可以通過向大量的食物垃圾中添加專門的細菌來製造纖維素。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。

科羅拉多大學Boulder物理系博士Andrew Hess說：「因此，我們不僅回收和保存進入垃圾填埋場的有價值的材料，而且我們也在低成本生產這種原材料。」

薄而柔韌的薄膜是該團隊努力的最終成果，它比玻璃輕約100倍。該材料對美國的建築特別有用。根據能源部的統計，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，每年可能會給建築運營商帶來數十億美元的成本。

Hess說：「替換窗戶的成本很高，我們正在設想一種改裝產品。它與消費者在Home Depot購買的剝離和粘貼薄膜差不多。」

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，我們的方法還僅限於窗戶上的應用，」 Hess說。「此外，這項技術還有許多其它應用前景，包括智能衣服，絕緣汽車以及消防保護。」

文章來自nanowerk網站，原文題目為From office windows to Mars: Scientists debut super-insulating gel，由材料科技在線匯總整理。

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