世界上最轻固体,可大幅提高锂电放电性能

本文摘要：咦,这是什么？样子冻住的烟。这不是烟，而是一种液体，确切的说是世界上最重的液体——气凝胶。气凝胶是什么？首先我们来了解下“凝胶”。 一定浓度的高分子溶液或溶胶，在必要条件下，粘度渐渐减小，最后丧失流动性，整个体系变为一种外观均匀分布，并维持一定形态的弹性半液体，这种弹性半液体称作凝胶。果冻是最先被科学家们了解的一种凝胶，这种凝胶是被水或者其它液体充满著后构成的。还有一些凝胶是被气体充满著后包含的，这就是“气凝胶”。

咦,这是什么？样子冻住的烟。这不是烟，而是一种液体，确切的说是世界上最重的液体——气凝胶。气凝胶是什么？首先我们来了解下“凝胶”。

一定浓度的高分子溶液或溶胶，在必要条件下，粘度渐渐减小，最后丧失流动性，整个体系变为一种外观均匀分布，并维持一定形态的弹性半液体，这种弹性半液体称作凝胶。果冻是最先被科学家们了解的一种凝胶，这种凝胶是被水或者其它液体充满著后构成的。还有一些凝胶是被气体充满著后包含的，这就是“气凝胶”。

1931年，美国科学家SamuelStephensKistler制取出有了这种新材料，命名为“aerogel”，气凝胶。“aero”+“gel”十分形象地描绘出了这种新材料的特点，即一种由气体填满的凝胶。

气凝胶比起于普通多孔材料有一个最重要的特点：其骨架在纳米尺度。因此，当红外线穿越时衍射较小，看起来像“冻住的烟”。气凝胶密度极低，是世界上最重的液体。目前，最重的气凝胶是一种“全碳气凝胶”，密度仅有0.16mg/cm3（除去空气密度），仅有为空气密度的1/6。

把这种材料放到花朵上，坚硬的花蕊完全没变形。气凝胶的制取过程分成两步：1.制取滑凝胶；2.将滑凝胶通过类似手法潮湿。滑凝胶最传统的制取方法是溶胶-凝胶法。

将不含低化学活性组分的化合物集中在溶剂中，经过水解反应分解活性单体，活性单体单体，构成溶胶，进而分解具备一定空间结构的凝胶。此时制作出来的凝胶有点类似于我们平时不吃的果冻，紧接着将果冻状凝胶更进一步展开潮湿处置才可获得气凝胶。

由于表面张力的起到，一般来说状态下，凝胶内液体的溶解不会使得凝胶薄弱的骨架塌陷。而通过冷冻干燥技术展开潮湿可以很好的解决问题这一问题。将滑凝胶在低温冷藏，接着置放真空条件下潮湿。

由于冷藏过程早已使得凝胶内的液体改变为液体，之后在真空环境中以升华的形式瓦解凝胶骨架，这样就可以防止了液体溶解导致骨架塌陷的问题，获得我们所期望的气凝胶。“气凝胶有什么用途？”坚信每个人都会有这样的疑惑。问也不会是各式各样，“它具有极低的热导率，可以作为超级隔热材料”“它可以用于电极”……总的来讲，气凝胶的性能主要由两部分贡献：一部分是结构，非常简单地说道就是由多孔性质派生出有的性能，比如优良的隔热性能。

用火焰隔着气凝胶对一朵花展开冷却，花朵完全没任何受损。此外，某些气凝胶还展现出出有出色的导电性能，如“碳海绵”。另一部分的性能源于包含气凝胶骨架的成分正处于纳米尺度。

纳米尺度粒子本身具备的某些性能，以气凝胶的形式不存在时，往往不会获得强化。比如锂电池的电极材料——二氧化锰(MnO2)，当它以气凝胶的形式不存在时，锂电池的静电性能获得了大幅度提高。作为一种问世于20世纪初的材料，气凝胶本不属于最近找到的“新材料”，然而其各方面的优良特性使其受到普遍注目，这种材料的应用于还必须去大大研究、探寻。

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