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剑桥团队开发丝状气凝胶传感器,可在几秒内高灵敏准确检测甲醛

发布时间:2024-03-24 16:19:16

  1. 什么是气凝胶
  2. 气凝胶的作用
  3. “励志帝”丁涛蜗居一年制作“气凝胶”

一、什么是气凝胶

气凝胶最早由美国科学工作者s.kistler在1931年制得的一种低密度、高孔隙率的纳米多孔材料,早在1993年美国宇航局nasa就将气凝胶应用到航空航天领域。是目前公认热导率最低的固态材料,也是目前最轻的固体;其优异的理化性能打破了十余项吉尼斯世界纪录,被誉为改变21世纪的十大材料之一。由于它的特殊性能被应用到了很多领域。

(1)军事及航空航天领域

与传统绝热材料相比,气凝胶材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。这一特点使其在航空、航天应用领域具有举足轻重的优势,目前主要应用在太空服的绝缘材料和飞行器隔热等;

(2)工业及建筑绝热领域

在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域,热工设备大量存在。其中由于一些设备的特殊部位和环境,受到重量、体积或空间的限制,都需要用到这种高效的超级绝热材料;

(3)太阳能热水器领域

太阳能热水器及其他集热装置的高效保温是进一步提高太阳能装置的能源利用率和其实用性的关键因素。将气凝胶材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器等,比现有太阳能集热效率更高,更有效。

由于气凝胶材料的优异性能,已经被应用到了很广泛的领域,那到底这种材料有没有缺点?国内外的科研工作者一直在研究如何将气凝胶更好地应用到日常服装领域,气凝胶本身柔韧性较差、易碎,目前应用到服装领域的气凝胶是将气凝胶颗粒或粉末与无机纤维或有机纤维结合在一起制成气凝胶毡,这种气凝胶复合材料的保暖性很好,但是克重较重,柔韧性较差,而且在使用过程中气凝胶粉末会逐渐的逸出,体验效果不够理想。

而这一“世纪性难题”终于在2018年得到了解决。据资料显示,国内最早开发出来的纺织专用气凝胶复合材料是由疏博纳米研发出来的,解决了气凝胶材料固有的易碎、掉粉等缺陷,最先开发出了颠覆传统的纺织专用气凝胶复合保暖材料,在保留了气凝胶最轻、最隔热的特点同时将气凝胶真正地做到了柔性可穿戴,并联手素湃科技将其应用在服饰中,真正做到了让科技造“服”于人。

疏博纳米有限公司是一家集气凝胶及其复合材料的研发、生产和销售于一体的高新技术企业。是国内从事最早、规模最大、实力最强的二氧化硅纳米孔超级隔热材料研发与制造基地。从气凝胶的原料、粉体、晶体、毡体、再到日用品、工业品、纺织品等多种应用形式,被广泛应用于各行各业中。

二、气凝胶的作用

气凝胶最早由美国科学工作者s.kistler在1931年制得的一种低密度、高孔隙率的纳米多孔材料,孔隙尺寸1~100nm之间,热导率最低可以达到0.012w/(m·k),是目前公认热导率最低的固态材料,也是目前最轻的固体,其优异的理化性能打破了十余项吉尼斯世界纪录,被誉为改变21世纪的十大材料之一。

气凝胶有很多美誉,比如“蓝烟”、“冻结的烟”、“终极保温绝热材料”、“超级海绵”等,这些都是其绝佳性能的体现,早在1993年美国nasa就已将气凝胶应用到航空航天各个领域。

(1)军事及航空航天领域

与传统绝热材料相比,气凝胶材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。这一特点使其在航空、航天应用领域具有举足轻重的优势,目前主要应用在太空服的绝缘材料和飞行器隔热等;

(2)工业及建筑绝热领域

在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域,热工设备大量存在。其中由于一些设备的特殊部位和环境,受到重量、体积或空间的限制,都需要用到这种高效的超级绝热材料;

(3)太阳能热水器领域

太阳能热水器及其他集热装置的高效保温是进一步提高太阳能装置的能源利用率和其实用性的关键因素。将气凝胶材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器等,比现有太阳能集热效率更高,更有效。

国内从事最早、规模最大、实力最强的二氧化硅纳米孔超级隔热材料的生产企业是疏博纳米,是一家集气凝胶及其复合材料的研发、生产和销售于一体的高新技术企业。从气凝胶的原料、粉体、晶体、毡体、再到日用品、工业品、纺织品等多种应用形式,被广泛应用于各行各业中。

三、“励志帝”丁涛蜗居一年制作“气凝胶”

 “气凝胶”被认为是“改变世界的神奇材料”。它是优良的热绝缘体,能够隔绝极端温度;它又是“最佳海绵”,可以用来过滤污水。在南京,有一位90后小伙,蜗居家中一年,默默进行着气凝胶的制备工作,并获得了成功。近日,他把自己的故事发上了微博,立刻引发了网友的强势围观,还被赠予“励志帝”的封号。

气凝胶真的很“神奇” 做睡袋、保温杯都很赞

“看,这是我花了一年的时间,用自己的方法在家做的气凝胶,成本很低!羡慕吧!”“dan婷的小丑”在新浪微博上写道。记者点开他提供的视频,所谓的“气凝胶”只是白色的粉末,似乎没什么特别之处。不过,把它们装在一个透明袋中,慢慢抖动,就会看到一阵阵白烟在袋中弥散,对着太阳光,还会呈现蓝色。把气凝胶抹在手上,用水轻轻冲洗,水珠立刻如荷叶上的露珠一样四散开去。

看到视频后,记者与“dan婷的小丑”取得了联系。在南京市东边的龙潭镇,记者终于见到了他。在他的专属“实验室”里,记者发现了比视频内容更多的东西,原来将气凝胶放入锅中,并打开煤气灶加热,过了一会儿,用手触摸气凝胶,竟丝毫感觉不到烫。“气凝胶的保温效果很好,所以能用来建房,长途旅行的人可以用它来做睡袋,更可以用它来做保温杯,用途好多啊!”丁涛笑着说。

希望在专业上有所作为 所有原料都是网购所得

在与丁涛的闲谈中,他告诉记者,自己1990年出生,毕业于省内某专科学校的“化学材料”专业,“非常喜欢化学。”

念书期间,有一次丁涛看到一则新闻:美国国家宇航局的“星尘”号飞船带着“气凝胶”在太空中收集彗星微粒。气凝胶是什么?它有什么用途?出于好奇,丁涛查阅了许多资料。对气凝胶的了解日渐深入后,丁涛发现,气凝胶是世界上最轻的物质之一,保温性、疏水性都特别好,可以被利用到宇航服、太阳能热水器、太阳能电池板、机舱隔热层、石油化工管道中。关于它的制备,国内已经趋于成熟,还有一些专业的文献。丁涛对制备气凝胶产生了强烈的兴趣,虽然研发成本非常高,但他还是想试一试。

2012年,专科尚未毕业,丁涛就开始了气凝胶的制备。他用平时省下的生活费在网上买了乙醇、硅酸乙酯等试剂作为研制的材料,又买了真空泵、搅拌机等仪器。后来考虑到就业问题,丁涛决定一边找工作,一边制备气凝胶。尽管丁涛想进入专业的化学机构,但因为学历问题,他最终只觅得了一个销售的职位。工作后,丁涛仍旧在进行他的“研究”,实验失败了无数次。丁涛常常在想,算了,花那么大力气搞这些无用的东西干什么?还是好好工作挣钱吧。尽管有这种想法,但看到已有的“成果”,现在就放弃太可惜了,丁涛决定另辟蹊径。实验过去三个月后,丁涛在化学论坛上通过和其他“同行”交流并买来了国内现有的一些成熟的样品——“气凝胶毡”,继续研究。

南京小伙决定自主创业 网友称其“励志帝”

终于,在实验过去4个月之后,丁涛的实验有了进展。“之前使用的原料很贵,我在想能不能用更便宜的材料。既然气凝胶的基本材料是硅,那么我的关键就是寻找合适的硅源。”通过论坛上的交流,丁涛想到了价钱非常便宜的水玻璃。水玻璃的主要成分是硅,但是杂质很多,要去掉杂质,就得用很多方法,花很多时间。

继续还是放弃?丁涛的矛盾,父母看在眼里,疼在心里。“小孩自己想做材料,我们就支持他。”丁涛父亲说。在家人的鼓励下,他辞去工作专心研究,又把工作以来攒下的钱投入进去。接下来,他沉浸在自己小“实验室”里。在一次次的总结之后,一种以水玻璃为硅源、常压制备气凝胶的方法终于被他摸索出来了。对于未来的发展,丁涛告诉记者,气凝胶用途广泛,但因为价格昂贵,还没有广泛应用到生活当中,他打算开发自己的产品,自主创业。

丁涛将他静心一年,在家研制气凝胶的故事发到微博上之后,立刻引起了网友的强势围观,还得到了“励志帝”的称号。不过也有网友质疑,光看图片,怎么能判定丁涛做的就是气凝胶呢?

带着网友的疑问,记者将丁涛的气凝胶样品带到了南京大学化学实验室。经检测,其密度为0.0523克/立方厘米,是水的密度的二十分之一。实验室的老师和同学告诉记者,丁涛制备的的确是硅气凝胶,制备技术在国内已经趋于成熟,也有专业的公司从事相关的工作。但能运用价格便宜的水玻璃,长时间制备,的确非常难得。