來源：OFweek鋰電網(wǎng)

咦,這是什么？好像凍住的煙。

這不是煙，而是一種固體，確切的說是世界上最輕的固體——氣凝膠。

氣凝膠是什么？首先我們來認(rèn)識下“凝膠”。

一定濃度的高分子溶液或溶膠，在適當(dāng)條件下，粘度逐漸增大，最后失去流動性，整個體系變成一種外觀均勻，并保持一定形態(tài)的彈性半固體，這種彈性半固體稱為凝膠。

果凍是最早被科學(xué)家們認(rèn)識的一種凝膠，這種凝膠是被水或者其它液體充滿后形成的。還有一些凝膠是被氣體充滿后構(gòu)成的，這就是“氣凝膠”。

1931年，美國科學(xué)家Samuel StephensKistler制備出了這種新材料，命名為“aerogel”，氣凝膠。“aero”+“gel”十分形象地描繪出了這種新材料的特點，即一種由氣體填充的凝膠。

氣凝膠相比于普通多孔材料有一個重要的特點：其骨架在納米尺度。因此，當(dāng)可見光穿過時散射較小，看上去像“凍住的煙”。

氣凝膠密度極低，是世界上最輕的固體。目前，最輕的氣凝膠是一種“全碳氣凝膠”，密度僅有0.16mg/cm3（去除空氣密度），僅為空氣密度的1/6。把這種材料放在花朵上，柔軟的花蕊幾乎沒有變形。

氣凝膠的制備過程分為兩步：1.制備濕凝膠；2.將濕凝膠通過特殊手法干燥。濕凝膠最傳統(tǒng)的制備方法是溶膠-凝膠法。將含高化學(xué)活性組分的化合物分散在溶劑中，經(jīng)過水解反應(yīng)生成活性單體，活性單體聚合，形成溶膠，進而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠。此時制作出來的凝膠有點類似于我們平時吃的果凍，緊接著將果凍狀凝膠進一步進行干燥處理即可得到氣凝膠。由于表面張力的作用，通常狀態(tài)下，凝膠內(nèi)液體的揮發(fā)會使得凝膠脆弱的骨架坍塌。而通過冷凍干燥技術(shù)進行干燥可以很好的解決這一問題。將濕凝膠在低溫冷凍，接著置于真空條件下干燥。由于冷凍過程已經(jīng)使得凝膠內(nèi)的液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，之后在真空環(huán)境中以升華的形式脫離凝膠骨架，這樣就可以避免了液體揮發(fā)造成骨架坍塌的問題，得到我們所期待的氣凝膠。

“氣凝膠有什么用途？”相信每個人都會有這樣的疑問?；卮鹨矔歉魇礁鳂?，“它有著極低的熱導(dǎo)率，可以作為超級隔熱材料”“它可以用作電極”……

總的來講，氣凝膠的性能主要由兩部分貢獻：一部分是結(jié)構(gòu)，簡單地說就是由多孔性質(zhì)衍生出的性能，比如優(yōu)良的隔熱性能。用火焰隔著氣凝膠對一朵花進行加熱，花朵幾乎沒有任何損傷。此外，某些氣凝膠還表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能，如“碳海綿”。

另一部分的性能來源于構(gòu)成氣凝膠骨架的成分處于納米尺度。納米尺度粒子本身具有的某些性能，以氣凝膠的形式存在時，往往會得到增強。比如鋰電池的電極材料——二氧化錳(MnO2)，當(dāng)它以氣凝膠的形式存在時，鋰電池的放電性能得到了大幅度提高。

作為一種誕生于20世紀(jì)初的材料，氣凝膠本不屬于最近發(fā)現(xiàn)的“新材料”，然而其各方面的優(yōu)良特性使其受到廣泛關(guān)注，這種材料的應(yīng)用還需要去不斷研究、探索。