比空气还轻的材料气凝胶，凭什么可以为”祝融号”遮风挡雨？

咦，这是什么？

好像冻住的烟！

这不是烟而是一种固体，确切地说是世界上最轻的固体-气凝胶。

对了，咱们中国此次首辆火星车”祝融号”携带的黑科技里面就有它。

这玩意很轻，但是隔热性能很好。并且用在太阳能面板上，还可以让火星车不容易粘灰。

那么问题来了：

气凝胶是什么？

它到底厉害在哪里？

它的制造难不难？

气凝胶发明

说起气凝胶的发明历史，不得不说是一次偶然，确切的说是美国人基斯特勒在1931年受果冻的启发而发明出来的。

果冻大家肯定都不会陌生，但是估计很少人会思考一个问题：哎，既然果冻的成分都是水，那么它里面的水怎么不会流出来？

其实果冻是一种水凝胶，所谓凝胶就是指溶胶失去流动性后，变成的一种富含液体的半固态物质。

它的原理是这样的：

果冻网格内的水分子是由表面张力拉住的，并且这种表面张力的大小，正好让水既无法挣脱又可以晃动，这样就会得到最终的成品果冻。

那如果把里面的液体抽出来，然后换成气体，会发生什么呢？

美国人基斯特勒就按照这个思路，经过无数次实验最终选择硅胶作为实验对象，利用超临界干燥法，去除了硅胶中的液体成分。

这个实验的高明之处在于，他先用酒精去替换水，再把酒精在超临界状态下转换成气体，然后再缓慢把酒精气体释放掉。此时由于没有液体引起的毛细管力作用，使得网格得以保持原来的结构。

从而成功地制成了世界上第一个真正意义上的气凝胶-二氧化硅气凝胶。

不得不说，这个方法确实巧妙！

中国气凝胶发展

再来看看中国这边的成就。

我国的气凝胶研究起步较晚，但发展速度却很快，并取得了一系列重要成果，有些甚至走在了世界的前列。

比如2013年由浙江大学科研人员利用碳纳米管和石墨烯，制备出了一种超轻气凝胶，取名为”碳海绵”，是目前世界最轻的材料。

在真空中，1立方厘米的碳海绵只重0.16毫克。而相同体积普通空气的重量是它的7倍左右，比同体积的氦气还要轻。

除了轻，它的吸收能力也很强！

现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而”碳海绵”的吸收量是250倍左右，最高可达900倍。

同时”碳海绵”具备高弹性，被压缩80%后仍可恢复原状。

气凝胶用处

那说了半天，气凝胶到底有啥用呢？

先总结下，气凝胶有三个优点：质量轻、隔热强、承受力大。

首先它的密度约为玻璃的千分之一，说它是世界最轻的材料一点也不夸张。其次气凝胶几乎能阻止热传递的所有途径，从而达到其他材料无法比拟的绝热效果，最后它可以承受相当于自身质量几千倍的压力。

可能你会说，这也没啥啊，”立柱顶千斤”的道理我还是懂的！但是如果了解过气凝胶的性质后，就会惊讶它的神奇！

正是由于气凝胶有这么多优点，所以被广泛用于各行各业。

比如在航空航天和国防军工领域，气凝胶可以作为飞机机舱的隔热层材料，也可作为核潜艇、蒸汽动力导弹驱逐舰的核反应堆，以及复杂的高温蒸汽锅炉系统的高效隔热材料。

此次中国的”天问一号”火星探测器和”祝融号”火星车，采用的是气凝胶材料，而且用到了两种不同的材料，就是为了对抗火星”冰火两重天”的温度考验。

比如耐高温纳米气凝胶隔热组件用于，阻隔着陆发动机产生的高达1200℃的高温热流，保护着陆平台的正常功能。

而耐低温纳米气凝胶组件则用于”祝融号”火星车的表面，这样能够确保火星车在-130℃的环境正常工作。

同时“祝融号”还采用了铝蜂窝夹层、铝基碳化硅、复合纤维等多种新材料，它们能提升火星车的高耐磨性和稳定性。

并且它的基础零部件都实现了国产化，元器件国产化率也超过90%。

感悟

最后想说:

咱们的”祝融号”火星车，虽然比不上美国毅力号那么庞大的身躯。但是麻雀虽小，五脏俱全，该有的咱们也都有。

比如它可以依靠张开的太阳能板供应电力，也搭载一个可以伸高的天线，天线上装设有照相机，可以用来协助导航。

同时本身也装设五个仪器，用来探测地质土壤，也会侦测火星表面下有没有冰块或水。

最最最重要的是，它使用了气凝胶这种保温材料，给自己穿上了暖暖的衣服。

所以在这一系列的黑科技的加持下，相信它足以应对险恶的火星环境，而我们对火星探索的构想也必将加速成为现实。