今天介绍一种天问一号上运用的黑科技,它已经可以进入寻常百姓家。
,目前世界最轻的材料——碳海绵。2013年由浙江大学科研人员利用碳纳米管和石墨烯,制备出了一种超轻气凝胶,取名为”碳海绵”,是目前世界最轻的材料。在真空中,1立方厘米的碳海绵只重0.16毫克。
而相同体积普通空气的重量是它的7倍左右,比同体积的氦气还要轻。
除了轻,它的吸收能力也很强!
现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而”碳海绵”的吸收量是250倍左右,最高可达900倍。
同时”碳海绵”这种气凝胶具备高弹性,被压缩80%后仍可恢复原状。
什么是气凝胶?
气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度最小的固体。气凝胶,又称为干凝胶。当凝胶脱去大部分溶剂,使凝胶中液体含量比固体含量少得多,或凝胶的空间 状结构中充满的介质是气体,外表呈固体状,这即为干凝胶,也称为气凝胶。
气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。这种新材料看似脆弱不堪,其实非常坚固耐用,最高能承受1400摄氏度的高温,气凝胶的这些特性在航天探测上有多种用途,俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上,都用到了气凝胶材料。
我们中国航天也用到气凝胶。5月19日,以中国火神“祝融”命名的火星车
因探测环境差异巨大,天问一号需要接受“冰火两重天”的温度考验。据介绍,在火星着陆阶段,发动机产生的热量可致周围温度超过1000摄氏度;在火星巡视阶段,火星车的工作环境温度仅仅只有零下130摄氏度。
据了解,“祝融号”火星车上采用了新型隔热保温材料——纳米气凝胶。除了应对极热极寒的考验,纳米气凝胶的超轻特性还极大程度减轻了火星车的重据介绍,此次采用的气凝胶材料经过技术升级,具有超强的隔热性能。厚度约10毫米的隔热组件可在整个着陆过程中,将发动机周边上千度的高温阻隔到可接受的范围,就像消防员身上穿的防火服一样。
纳米气凝胶是?种具备纳米多孔 状结构的固体材料,被誉为“世界上最轻的固体材料”,比空气还轻,所以有非常好的保温隔热效果,一寸厚的气凝胶相当20至30块普通玻璃的隔热功能。
把气凝胶放在鲜花与火焰之间,鲜花也会丝毫无损。
当把气凝胶材料用于阻隔热量的时候,它纤细的骨架让热量传导变得非常困难,相当于让热量沿着羊肠小道在三维 络上走迷宫;而大量的纳米孔隙就像一个个单独的房间,把单个的气体分子关起来,让气体分子既不能流动也不能彼此接触,从而把对流传热消于无形。
10mm左右的隔热组件能够在整个着陆过程中将1000℃以上高温阻隔到可接受的温度范围,就像消防员身上穿的防火服;火星车表面铺设了大面积的气凝胶板,就像登山运动员身上穿的防寒服,不仅阻隔了-130℃的环境低温,而且自身的密度只有15mg/cm3,即同等体积下,重量只有钢的1/500,铝的1/180,水的1/60,保障火星车“跑”得更快,“跑”得更远。
中国航天科工三院306所所长柳晓辉说表示,将利用气凝胶技术开展高性能气凝胶在防火装备、管道保温、建筑节能等领域的发展路线,更好地服务于国计民生。已经研制开发出使用温域覆盖-100℃至2500℃的系列化、规模化的气凝胶材料产品,并可根据客户需求对材料性能进行调控定制,产品按照形态和用途分为气凝胶构件、柔性毡、柔性布三大类。
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