01凝胶到气凝胶的转变

一定浓度的高分子溶液或溶胶，在特定条件下，会逐渐增加粘度，最终失去液态流动性，转变为外观均匀且具有一定形态的弹性半固体，这种半固体被称为凝胶。若凝胶内部充满气体，则又会形成另一种凝胶，即气凝胶。这种材料虽然外观轻盈如烟，触感脆弱，但实则非常坚固，甚至能承受超过自身重量1000倍的压力。其纳米级的孔隙使得冷热空气都难以穿透，成为热导率极低的固体材料。

▲ 气凝胶的制造过程

气凝胶的制造过程颇为神奇。首先，需要四种原料：硅酸甲脂、甲醇、浓氨水和水。将这些原料按照一定比例混合，再经过搅拌、混合、清理、干燥等步骤，最终形成气凝胶。在制造过程中，甲醛被用来清理凝胶空隙中的杂质，而超临界干燥流程则是将凝胶转变为气凝胶的关键步骤。在这一过程中，二氧化碳会替换掉溶胶中的甲醛，并通过加热和施压使溶胶内部的二氧化碳达到超临界状态。最终，超临界的二氧化碳从中扩散出来，但不会破坏溶胶的固态框架，从而将其转变为透明固体，内部空间大部分被空气占据，气凝胶便大功告成。

02气凝胶的应用与前景

▲ 独特性质与增强应用

气凝胶，这一被誉为可以改变世界的十大型材料之一，展现出了令人瞩目的特性。它不仅自身具备诸多独特性能，更能在与其他金属、纺织等传统材料结合时，赋予这些传统材料全面的增强，从而催生出众多颠覆性的高科技产品。其多孔结构使得气凝胶在吸附性能上表现出色，能够轻松吸附水中的杂质和油污，甚至包括铅和水银等有害物质，成为理想的环保材料。

▲ 环保和安全应用

气凝胶的绝热性能也被广泛应用于消防员防火服、宇航服、抗寒服等安全防护领域，以及网球拍等体育用品的制造中。随着气凝胶产业化进程的加速，其在工业、建筑、交通运输等多个领域的广泛应用，必将引领行业变革，推动产业升级。