最輕的固體–氣凝膠 | 化學工廠資訊網
![最輕的固體–氣凝膠](https://i.imgur.com/lO00bdM.jpg)
1995年6月9日—氣凝膠誕生於西元1931年,由加拿大太平洋大學學者契史特勒(SamuelKistler)製作出第一塊。他使用奈米材料製程中常用的「溶膠-凝膠法」,在催化劑的 ...
![最輕的固體–氣凝膠](https://i.imgur.com/lO00bdM.jpg)
氣凝膠誕生於西元1931年,由加拿大太平洋大學學者契史特勒(Samuel Kistler)製作出第一塊。他使用奈米材料製程中常用的「溶膠-凝膠法」,在催化劑的催化下,使矽酸鹽類經過水解縮合後形成膠狀物。在不破壞結構的情況下,利用溶劑在超臨界狀態下無明顯表面張力的特性,把膠狀物內所含的溶劑移除並乾燥,得到了第一塊氣凝膠。
契史特勒的超臨界乾燥方式是利用溶劑的超臨界狀態來進行的,也就是把膠狀物放在溫度與壓力都超過溶劑臨界點的裝置內,把溶劑趕出膠狀物孔洞,以達到不破壞結構的目的。一般溶劑的臨界點都在高溫高壓的狀態,因此操作成本和危險性較高。
西元1986年,特瓦利(Tewari)與韓特(Hunt)提出新的超臨界乾燥方式,取代過去的溶劑超臨界移除技術,改用臨界壓力(72.8大氣壓)與溫度(攝氏31度)都較低的二氧化碳進行萃取乾燥。相關技術持續地發展,各國的研究團隊也針對這種特殊材料進行更多樣化的開發與應用,直到今天還沒有停止。
氣凝膠是一種具有奈米級孔洞及立體網狀結構的多孔性材料。它的孔洞大小可以從幾奈米到幾百奈米,奈米級的多孔性使得氣凝膠具有極大的比表面積,一般可以達到每公克1,000平方公尺以上,也就是說1公克氣凝膠的孔洞表面積相當於一座足球場的面積。
以整個材料來說,空間的大部分被空氣所占據,使得它的密度非常低,因此被稱為氣凝膠,可說是目前最輕的固體,有「被凍結了的煙」的美名。因為這個特性,使得它具有很多獨特的優點,例如低熱傳導係數、低折射率等。這些優點被現今的科學家應用,使得氣凝膠慢慢地成為一個多功能的材料。不過也因為它結構裡固態材料所占的體積比率太小,骨架極為纖細,使得它易脆,在應用上仍然是一個必須克服的問題。
如何做出氣凝膠
氣凝膠是利用奈米材料製作技術裡經常使用的溶膠-凝膠法製成的。何謂溶膠-凝膠法?把金屬鹽類均勻混合在溶劑中,在觸媒的催化下,經過一段時間的水解和縮合,會逐漸形成溶膠,溶膠內的膠體粒子均勻分散在系統中。膠體粒子再經過一段時間的縮合和熟化後,會形成外觀類似果凍般膠狀的半固態高分子物質,我們稱這膠狀物質...
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