气凝胶的15个吉尼斯记录

气凝胶导热系数测量气凝胶，是美国化学家Sterven．S．Kistler在1931年无意中发明的一种物质。

由于密度仅为每立方厘米3毫克甚至更低，日前已经作为“世界上密度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。

这种被称为“固态烟”的固态材料具有非常多的优良性能：它具有纳米结构（孔洞1～100nm，骨架颗粒为1～20nm）、表面积（最高可达800～1000m 2/g）、高孔洞率（可高达80%～99.8%）等特点。

此外，气凝胶具有极低的固态热传导，以及气态热传导，在常温常压下热导率可以低至0.013W/(m•K)，是所有固态材料中隔热性能最好的一种。

气凝胶的独特结构和特性，使得气凝胶在力学、声学、热学、光学、化学、物理学等方面均有独特的优良性质，在保温绝热材料、隔音材料、红外线吸收材料、催化剂材料、环境保护材料等领域都有广泛用途，更成为航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。

由于早期的气凝胶非常易碎和昂贵，所以主要在实验室里使用，直到60年代才重新引起人们的兴趣。

到了70年代末、80年代，经过法国科学家Feichner以及美国劳伦兹伯克利国家实验室的Arlon Hunt等人不懈的努力，才获得了极大的发展，在90年代成为全球的研究热点。

当前气凝胶全球重点发展区域主要集中在美国、德国、英国，如美国的Nanopore 公司、Aerojet公司以及德国的BASF公司、Hoechst公司也正在开展气凝胶的商业应用研究。

其中，依托于强大的技术开发实力和新产品开发力度，美国的应用领域尤为突出和领先，在高性能气凝胶应用方面，美国已经成功应用于航空航天、新能源、建筑以及高级体育用品等方面。

虽然理论上气凝胶的导热系数可以很小，但是气凝胶的性能与其制备工艺有很大的关系，从而导致其导热系数也随着工艺的不同而所有差异。

以下是利用TC3010测量得到的气凝胶粉末导热系数，从结果来看，不同工艺下样品的导热系数差异还是比较明显的。

一、企业介绍1、企业简介深圳中凝科技有限公司简称中凝科技，是由多名气凝胶技术专家共同创立的集应用研发、生产、市场推广为一体的高新技术企业。

本公司是纳米孔气凝胶复合绝热材料国家标准制定的受邀单位，拥有1项国际专利和多项国家专利，并通过ISO9001:2008国际质量体系认证。

中凝科技以“科技推动创新，合力节能减排”为使命，以纳米孔气凝胶复合绝热材料为主业务核心，通过开发先进新材料推动社会进步与发展，始终坚持为客户提供最好的节能保温解决方案，致力于气凝胶节能环保事业。

2、企业文化1）我们的使命：—科技推动创新，合力节能减排。

2）我们的愿景：—成为“气凝胶+”综合服务商，成为气凝胶节能环保领航者，将气凝胶等新材料推广应用到各相关领域。

—（3）我们的价值观：关注市场立足于客户、合作伙伴需求，深入市场，关注市场运作技术先行按市场需求不断研发新产品、改进现有技术，凸显核心竞争优势注重方法及时行动，对变化做出迅速反应，提出建设性意见主人翁精神为我们的行为负责，保护公司利益，致力于创造价值共创品牌对每一个客户负责，用高品质和真诚心造品牌4）企业社会责任—能源危机、环境污染和人口增长是人类目前面临的三大挑战，节能经济与低碳环保成为社会关注的重点。

中凝科技作为专业从事气凝胶等新材料应用研发、生产及市场推广的企业，从研发到生产都坚持使用无污染的原料与零排放的生产过程，以身作则践行低碳经济，为客户提供经得起检测的优质产品，通过科技创新升级传统材料，为社会发展添一份力、减一份耗。

3、科研力量中国凝胶第一股——国佳新材旗下全球前三甲凝胶研究院、国家纳米科学中心、国防科技大学以及中科院宁波特种材料研究所等机构为本公司提供生产与技术支持。

本公司潜心研发数载，不断通过技术创新提升产品品质，现已取得多项国内外核心专利和资质认证。

中凝科技已在湖北仙桃与广东珠海两地建立现代化研发中心，并计划在深圳新建实验室。

目前公司拥有一支由知名专家、博士、硕士等专业性人才组成的研发团队，并配备德国高精度导热测定仪、BET测定仪等一系列先进检测设备，具备较强的自主研发和创新能力。

顾名思义，纳米气凝胶是一种源自凝胶体的固体，凝胶体的液体成分被空气替代，使得它干燥且多孔。

事实上，90%以上的体积为真空，因此纳米气凝胶是世界上很轻的固体材料。

其密度比玻璃小1000倍，因此它也是世界上密度很低的固体材料。

其紧密分布的粒径特别适合绝热应用，因为它们的导热性能极低、抗剪能力很高且疏水性很强。

纳米气凝胶特性
纳米气凝胶99.8%以上为空气，因为密度极低，目前最轻的纳米气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，目前已经作为“世界上密度最低的固体”正式入选《吉尼斯世界纪录》。

当纳米气凝胶放到暗色背景前，呈淡蓝色，被称之为“蓝烟”（如下图），由于纳米气凝胶有导热系数较低，应用领域十分的广泛，被誉为“改变世界的十大神奇材料”之一。

纳米气凝胶历史
纳米气凝胶，又称为干凝胶。

是由胶体粒子或高聚物分子构成的纳米多孔网络结构，并在空隙中充满气态分散介质的一种高分散固体材料，外表呈固体状。

纳米气凝胶是由美国科学工作者在1931年通过水解水玻璃的方法制得。

随后随着纳米气凝胶研究的深入和超临界
干燥技术的逐步完善，使构成纳米气凝胶的固体微粒更趋于细化，微孔分布更趋于均匀,从而使材料的密度更低,孔隙率更高。

目前的纳米气凝胶主要是指一种以纳米量级超细微粒所聚集成的固态材料。

这就是纳米气凝胶的简介与特性，希望对您有所帮助！。

科学家造出世界上最轻材料,比钢强硬10倍,却能漂浮在大气中
美国物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因研究出了一种不可能存在的物质而获得了诺贝尔物理学奖，这个不可能存在的物质是什么呢？
这是种叫石墨烯的材料，这种材料是一种由碳原子以SP²杂化方式组成的类似蜂窝状的平面薄膜，它的厚度只有一个原子层的大小，是一种准二维材料，因此它也被叫做单原子层石墨。

其实在生活中，我们就已经遇到这种十分微小的材料，比如我们用的铅笔，我们在纸上轻轻划一笔，里面就包含了100层的石墨烯材料。

为什么会说它是不可能存在的呢？这是因为热力学认为没有什么二维晶体能在绝对零度的环境下稳定存在，但是却石墨烯却存活了下来。

这一发现让所有科学家非常震撼。

人类总能很快适应新的物质的存在，并很快就将其运用在各个领域中。

石墨烯材料被发现不久，我国浙江大学高分子系高超教授的课题组就成功研制出了一种0.16mg/cm³气凝胶，成为世界上最小的气凝胶。

这种气凝胶非常的轻，将它放在一朵花上，花都能轻而易举的将它托起。

但是你可别小瞧了它，它可一点也不脆弱。

它的硬度比一块钢铁还要硬10倍。

这种材料还能承受1400℃的高温，而且它的导热率和折射率非常的低，可以说是一种非常好的绝缘体，也是制作航空飞船的最好的材料。

目前我国着重研究这种由石墨烯凝聚而成的轻质气凝胶，希望将它普及到生活中的各个领域，让这种材料发挥它最大的作用。

一、选择题1．分别由不同物质a、b、c组成的三个实心体，它们的体积和质量的关系如图所示，分析图像可知（）A．a物质的密度最大B．a物质的密度是c物质的两倍C．c物质的密度是2.0×103kg/m3D．b、c的密度与它们的质量成正比2．下列事例中，物体的质量发生变化的是（）A．烧杯中正在沸腾的水B．由热变冷的铝锅C．从地球带到大空的食品D．铁球被压成铁饼3．在学习、生活中所涉及到的下列数值，最接近实际情况的是（）A．初中生跑200m所需的时间约为10sB．我们所用的物理课本长度约为26dmC．一个中学生的正常体温约为39℃D．一只鸡蛋的质量约为50g4．下列数据最接近生活实际的是（）A．普通中学生步行的速度约为8m/sB．一名普通初中学生的质量约为1.5tC．一支铅笔的长度约为0.8mD．一个鸡蛋的质量约为55g5．a、b两个实心物体的体积与质量的关系如图所示。

下列说法正确的是（）A．a物质的密度与它的质量、体积有关B．a物质的密度比b物质的大C．b物质的密度是a物质的2倍D．b物质的密度是2×103kg/m36．一本八年级物理课本的质量约为（）A ．40gB ．400gC ．4kgD ．4000mg7．下表给出了部分物质在常温、常压下的密度，根据表格中的信息，下列说法中正确的是（ ） 物质 干松木 煤油 酒精 冰 水 铜 铅 密度/（3kg m -⋅）30.510⨯ 30.810⨯ 30.810⨯ 30.910⨯31.010⨯38.910⨯311.310⨯A ．固体的密度都比液体的密度大B ．相同体积的实心铜球和铅球，铜球更重些C ．能装下1kg 煤油的塑料瓶，装不下1kg 水D ．一定质量的水凝固成冰，体积比原来更大8．甲、乙两个实心金属球，重力之比:G G 甲乙为2:3，密度之比:ρρ甲乙为3:5，则甲、乙两球的体积之比:V V 甲乙为（ ） A ．9:10 B ．6:15 C ．10:9 D ．5:6 9．一块质量为100g 的冰融化为水后（ ）A ．体积不变B ．密度不变C ．质量不变D ．质量变大10．如图是甲和乙两种物质的质量与体积的关系图象，下列说法正确的是（ ）A ．甲、乙两种物质的质量之比是1：4B ．甲、乙两种物质的体积之比是4：1C ．甲、乙两种物质的密度之比是1：4D ．体积为5cm 3的甲物质，质量为10g11．空气密度约为1.29kg/m 3，则一间15m 2卧室内的空气质量与下面哪个物体的质量最接近（ ） A ．一头大象B ．一个成年人C ．一只大公鸡D ．一个大苹果12．关于下列物理量的估测最为合理的是（ ） A ．一部华为5G 手机的质量约1kg B ．初中物理课本的长度约为26mm C ．初三学生百米平均成绩约为8s D ．人体的平均密度约为1×103kg/m 3 13．由甲、乙两种物质分别制成体积相等的甲、乙两种实心球，按照如图所示方式摆放在已调节平衡的天平左右盘内，天平仍平衡。

科技P08-P17┃吉彦杰袁圣敏从最巨大的建筑到最小的零件，从最坚硬到最柔软的材料，人类一直致力于超越各种“之最”。

现在，“最轻材料”这一纪录又被科学家超越了。

日前，中国刷新了世界新材料领域的一项纪录———浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出的一种超轻气凝胶创造了目前世界上“最轻材料”的新纪录。

世界最轻材料中国造︱︱︱﹃碳海绵﹄或成材料领域新宠我国的石墨储备非常丰富，占全世界的2/3。

科学家一直在探索石墨高效利用的方法。

“把石墨变成石墨烯（一种由碳原子构成的单层片状结构），其价值可以上升数千倍。

”高超的课题组经过五六年的探索，制备出了一维的石墨烯纤维和二维的石墨烯薄膜。

一种新材料的诞生往往能够带动一个大规模的产业发展。

这一次，在这一尖端科研领域里，中国人走在了世界前列，国人为之振奋。

网络上，大家已经开始热切地猜想各种可能的应用了：环保、航天、飞艇、3D打印……在这热切期许的背后，是中国在先进材料领域科研力量实实在在的增强。

我们在关注这项突破本身的同时，也期待未来在尖端领域中，能够出现更多中国人的身影。

“真身”揭秘学名：全碳气凝胶。

昵称：碳海绵。

物态：固态。

特长：极轻、高弹、超强吸附。

籍贯：浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组。

来历：将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架。

前辈：气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气而得名。

1931年，美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号“凝固的烟”。

2011年最轻材料纪录———镍气凝胶，密度为0.9mg/cm3（美国）；2012年最轻材料纪录———石墨气凝胶，密度为0.18mg/cm3（德国）。

如今，浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶———它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，其弹性和吸油能力令人惊喜。

这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为0.16mg/cm3，仅是空气密度的1/6。

气凝胶是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。

气凝胶是世界上已知密度最低的人造发泡物质。

气凝胶气凝胶是一种固体，但是99%都是由气体构成，外观看起来像云一样，借由临界干燥法将凝胶里的液体成分抽出。

这种方法会令液体缓慢地被脱出，但不至于使凝胶里的固体结构因为伴随的毛细作用被挤压破碎。

最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。

SiO2气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料。

SiO2气凝胶材料具有极低的导热系数，可达到0.013-0.016W/(m·K)，低于静态空气（0.024W/(m·K)）的热导系数。

即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K)。

高温下不分解，无有害气体放出，属于绿色环保型材料；由于硅气凝胶的低声速特性，它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。

该材料的声阻抗可变范围较大(103-107kg/m2·s)，是一种较理想的超声探测器的声阻耦合材料。

初步实验结果表明，密度在300 kg/m3左右的硅气凝胶作为耦合材料，能使声强提高30 dB，如果采用具有密度梯度的硅气凝胶，可望得到更高的声强增益；纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤，与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀，气孔率高，是一种高效气体过滤材料；硅气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光中的可见光部分，并阻隔其中的红外光部分，成为一种理想的透明隔热材料，在太阳能利用和建筑物节能方面已经得到应用。

早在1931年，Steven.S.Kistler就开始研究SiO2气凝胶。

他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液为原料，将其水溶液进行酸性浓缩，利用超临界水再溶解二氧化硅，用乙醇交换孔隙中的水后，利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。

这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。

神奇的纳米保温材料作者：***来源：《科学大众·小诺贝尔》2022年第05期同学们，在“十四五”期间，我国生态文明建设进入了以降碳为重点的战略方向。

这意味着，2021—2025年，我们将努力降低能源消耗和碳排放。

对于保温材料行业来说，这既是挑战，也是机遇。

传统的保温材料，比如玻璃纤维、岩棉、泡沫玻璃、泡沫陶瓷等，虽然具有一定的保温性能，也能在一定程度上满足节能要求，但是在“双碳”的目标下，能耗需要进一步降低，保温性能也需要进一步提升。

在这样的背景下，性能优异的纳米保温材料，成了重要的升级替代产品。

同学们对纳米材料或许已经有了一些了解，那么，你们知道为什么纳米材料的保温性能这么好吗？我们以纳米气凝胶材料为例，一起来探究一下吧！获得多项世界纪录气凝胶，具有纳米多孔网状结构，它的物理形态是固体，但是看起来像气体，轻若薄雾，泛着蓝色，又被称为“蓝烟”。

气凝胶材料获得多项吉尼斯世界纪录，在光学、热学、电学等领域显示出许多独特的性能，被称为“改变世界的神奇材料”。

热量的传递为了弄清楚气凝胶材料的保温原理，我们首先要知道热量是如何传递的。

同学们在五年级上册第二单元《热传递》中了解到，热量有3种基本传递方式：热传导、热对流和热辐射。

其中，热传导通常通过固体介质，热量从高温部分向低温部分传递;热对流通常通过气体或液体介质;热辐射通常不需要任何介质。

那么，请同学们先仔细观察气凝胶材料的微观结构，再思考：对于气凝胶材料而言，这3种热量传递方式分别是由哪一部分完成的呢？纳米结构隔热好热传导主要由气凝胶材料中的固体部分来完成。

同学们在图片中看到的一个个小圆球就是一个个气凝胶固体颗粒，这些颗粒非常小，达到纳米级别。

气凝胶具有极高的孔隙率，意味着气凝胶材料中有非常多的气孔。

气孔周围的气凝胶颗粒连接在一起，就像一堵堵墙壁，可以称它为“气孔壁”。

热传导发生时，热量就是沿着气孔壁传递的。

气孔壁越长，热量需要走过的路径就越长，便越难传播。