手上托住的那一塊是什麼?它就是世界上最輕的固體之一:氣凝膠(aerogel)。它的重量只是空氣的三倍,看起來有些半透明,所以也被稱為「凍結了的煙」。
氣凝膠的能力
氣凝膠可以矽砂、金屬、碳等各種原料製成,目前應用上研究最多的是由液態矽化合物與快速揮發溶劑混合,形成膠態,在壓力鍋中經加熱,減壓後形成。氣凝膠是一種低密度,高孔隙率的輕質納米非晶固能材料,佈滿微米尺度的孔隙。氣凝體具有低熱傳導性、低折射率、低傳音速率,及特有捕捉高速飛行物體等能力。它的體積中99.8%以上為空氣,所以密度很低。但是它並不脆弱,看看它在圖一中的一塊大磚頭下絲毫沒有變形。它的隔熱功能是最好纖維玻璃的39倍,圖二中的鮮花在有了氣凝膠作隔熱層之後,對火焰毫無懼色。
氣凝膠在天文研究中的應用
目前氣凝膠主要應用於天文研究中,用來捕捉細小的星際塵埃。因為這些星際塵埃可能比沙粒更細小,速度卻是子彈的6倍。很容易在被捕捉時改變其形狀和化學合成物,甚至將它們完全蒸發。氣凝膠的出現解決了這個問題。如用粒子撞擊氣凝膠,粒子會被攝於氣凝膠,並在入口處形成一條胡蘿蔔狀軌跡,長度約等於粒子的200倍,撞擊會使粒子的運行速度減慢,最後被攝於其中。在太空飛行器「火星拓荒號」和「星塵號」上用於捕捉星際塵埃的就是氣凝膠。
氣凝膠在未來生活中的應用
氣凝膠的特性非常吸引人:輕便、隔熱、隔音效果好。如果用於建築材料,前景非常誘人。然而現時製造出來的氣凝膠,充滿了不規則的氣孔如圖三,所以它並不完全透明,科學家正在研究如何在太空製造出透明的氣凝膠,從而使它代替玻璃成為可能。