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它,世界上最轻的物质

2017-06-10孙晓倩

初中生世界·八年级 2017年5期
关键词:海绵石墨凝胶

孙晓倩

如果你是个技术宅,关注科技前沿,那么你一定知道,目前世界上最轻的东西是“全碳气凝胶”。

这东西到底有多轻,形容词也许很难表达到位,所以科学家们想到了一个绝佳的展示方法,将一块100立方厘米的“全碳气凝胶”放在一朵正在盛开的花朵上,脆弱的花瓣毫不费力地支撑着这团看上去很重的“庞然大物”。

气凝胶的研究发展非常快。2011年,美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制造了一种镍构成的气凝胶,密度为每立方厘米0.9毫克,创下了当时最轻材料的纪录。过了一年,最轻材料的世界纪录就由德国科学家制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料所刷新,“石墨气凝胶”的密度为每立方厘米0.18毫克。又过了一年,准确地说,仅仅过了三个月,浙江大学所研发的“全碳气凝胶”就以每立方厘米0.16毫克的密度登顶世界最轻材料的记录,研究人员还为这种“全碳气凝胶”起了一个“萌萌”的名字叫做“碳海绵”。你有没有一种想要摸摸的冲动?

也许普通人对于每立方厘米0.16毫克的密度没有概念,下面我们简单做一个对比。在标准大气压下,空气的密度约为每立方厘米1.29毫克。也就是说,这种物质几乎是空气密度的十分之一。“全碳气凝胶”里面的颗粒达到了纳米量级,所以可见光经过它时会发生瑞利散射①,恰似阳光穿透空气一般。因此,如果它里面没有掺杂杂质,看上去会和天空一样发着幽幽的蓝色,这为它赢得一个相当文艺的名字,叫做“蓝烟”。

可以看得出来,不管是“石墨”还是“全碳”,其后綴都是气凝胶,那么,到底什么是气凝胶呢?

简单来说,气凝胶是一种固体物质形态,是世界上密度最小的固体,密度为3千克每立方米。气凝胶的种类很多,有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系、金属系等。气凝胶非常常见,我们的头发和指甲也属于气凝胶的一种。另外,如明胶、阿拉伯胶、硅胶等都属于气凝胶。

我国所研发的“全碳气凝胶”可任意调节形状,有着超强的弹性和延展性,被压缩80%后仍可恢复原状,是目前被报道的吸油力最强的材料。现有吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而“全碳气凝胶”能吸收250倍左右,最高可达900倍,它对有机溶剂有超快、超高的吸附力。而且“全碳气凝胶”只吸油不吸水,这一特性可用来处理海上原油泄漏事件。把“全碳气凝胶”撒在海面上,就能把漏油迅速吸进来,因为有弹性,吸进的油又挤出来回收,碳海绵也可以重新使用。这样,就达到了一举两得的效果:不仅治理了环境污染,又减少了经济损失。

(选自2016年第10期《教师博览》,本刊有删改)

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