气凝胶被认为是世界上最轻的固体，由于其高比表面积和低热传导率特点，广泛应用于航天器的防热材料。 1999年，美国航天局开发出了密度为3 mg/cm3的二氧化硅气凝胶，成为当时世界上最轻的固体材料。 但是，由于硅气凝胶材料的脆性、湿度敏感性等特性限制了其应用，我们多年来一直支持对耐久性气凝胶展开的研究。

 

气凝胶有可能成为地球上许多行业的“破坏者”，能显着降低能源消耗、碳排放和成本。 一些潜在的行业包括:

 

航空旅行:在非常轻的重量加上隔热和隔音性能，飞机的质量有可能提高，同时每年节约数亿美元的燃料成本。

窗户隔热:窗户效率差，建筑物失去了30%的热/冷。 气凝胶作为窗户的绝缘体，其效率是标准的12倍以上，可以彻底改变这个行业。

空气凝胶作为一种有效的轻质绝缘体，既可以替代现有的绝缘材料进行补充，又不影响车辆的燃料消耗。 气凝胶比领先标准更有效率，仅这个行业一年就能减少2000万吨的碳排放量。

涂层:轻量、紧凑、高效涂层，气凝胶。

卫星:宇宙电路必须保持稳定的温度。 气凝胶体积小，重量轻，不影响发射成本。 同样，在极端温度下也是有效的。

 

气凝胶是纳米多孔网结构的固体材料，是世界上最轻的固体材料，被称为石墨烯、富勒烯等能改变世界的十大新材料之一。 是一种具有热学、光学、电、力学、声学等领域优越性能，具有巨大应用价值的军民两用技术。

 

这几年是宇宙产业令人兴奋的时期。 随着火箭发射价格的持续下降，宇宙的商业化、太阳系的探索、宇宙旅游的潜力空前巨大。

 

有了新技术，他们在未来10年内就有发射宇宙飞船的能力，人类第一次去别的行星。 但是之后呢？ 我们到那里后，下一步是什么？

 

要成为真正的星际物种，就必须能够生活在火星上，还没有人能够解决火星的居住问题。 没有可呼吸的空气，温度寒冷，得不到液体的水，来自太阳的有害辐射是造成住宅的重要障碍。

 

短期内有必要住在胶囊里，但是为了生活在可持续发展的火星上，这些解决方案不会持续很长时间。 另外，改变气候，改造火星的过程要花费数千年是不可能的。 相反，需要中间的解决办法。

 

一个解决办法是建设大型温室，综合复制地球环境条件，保护自己不受火星恶劣条件的影响。 原则上这个概念是可能的，但在火星上利用温室效应是非常困难的。

 

地球上的温室是有效的，玻璃可以有效的捕捉太阳放出的热量，特别是温室内外的温度差不太大。 但是，在火星表面温度低于摄氏-50度的地方，玻璃并不是能够保持适合居住的温度的绝热材料。

 

另一个挑战是火星从太阳获得的能量平均比地球少57%。 太阳能如此不足，完全没有使热量从温室玻璃中流出的负担。

 

为了真正利用温室效应，需要更好的隔热体，让阳光通过。 这种突破对火星的居住目标有很大贡献。

 

柔性气凝胶可靠的解决方案

 

1931年左右，解决这个问题的重要材料被发明出来，近年来逐渐受到重视。

 

柔性气凝胶是有史以来最轻的固体。 轻得令人难以置信，是最好的热和声音绝缘体之一，同时也能透光。

 

这种柔性气凝胶材料是用果冻一样的酒精凝胶制成的，果冻是充满气孔的固体结构，其中充满了液体。 通过使用气体代替液体，保留了固体纳米结构，含有充满复杂空气的微细网络。

 

超绝热性能

 

这些细孔是隔热性能的来源。 空气粒子升温时会活化，以更大的能量移动。 这些细孔的复杂性意味着被激发的粒子完全不能通过，几乎没有热传导。

 

为了理解这个效果，我们把100米赛跑比喻成迷宫。 大多数材料类似百米赛跑。 因为从一端到另一端几乎没有障碍。 能量和速度越大，到终点的时间就越短。

 

相反，气凝胶就像迷宫一样独特。 存在复杂的网络故障，阻碍了粒子的流动。 迷宫如此复杂，几乎不可能到达另一边。 由于这种结构和由此产生的独特性能，气凝胶被认为是超绝热材料，具有重建地球和其他地方的热保存的能力。

柔性气凝胶