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碳气凝胶是什么

Time:2024年08月12日 Read:38 评论:0 作者:访客

【答】:
碳气凝胶

碳气凝胶(Carbon aerogels,密度极小的多孔结构,类似于熟知的硅气凝胶),多用于海水淡化
采用碳气凝胶技术可以提供超低阻值的电容产品,是独一无二的高能量储存设备

气凝胶是半透明的蓝色固体,被人们成为冻结的烟或固态烟.它是世界上密度最小的固体,且坚固程度不亚于钢

已知:m钢=130t=1.3×105kg,ρ钢=7.8×103kg/m3,ρ胶=3kg/m3
求:制造一架同样大小飞机所需气凝胶的质量m胶
解:∵同一架飞机所需材料的体积一定,
∴根据ρ=
m
V 可得:
飞机的体积V=
m钢
ρ钢 =
m胶
ρ胶 ,即
130×103kg
7.8×103kg/m3 =
m胶
3kg/m3
解得:m胶=50kg.
答:制造一架同样大小飞机所需气凝胶的质量为50kg.

碳气凝胶的制作简便

形状、尺寸可任意调节,大规模制造成可能
在实验室,记者看到了一个个大小不等的“碳海绵”:它们大的如网球,小的如酒瓶塞。在电子显微镜下,碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙。
“就像体育场馆等大型空间结构,用钢筋做支架,用高强度的薄膜等做墙壁,材料整体既轻且强。”课题组博士生孙海燕说,“在这里,碳纳米管就是支架,石墨烯就是墙壁。”
在已报道的成果中,高超课题组制备的“碳海绵”仍是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米,低于氦气的密度。相关论文2013年2月18日在线发表在《先进材料》上。但课题组对申报吉尼斯世界纪录兴趣不大,“‘轻’并不是它最大的新意所在”。高超解释:它的价值在于其简便的制备方法,以及材料所展现出来的优越性能。
科学家介绍说,气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂,让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中,科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成,但是可控性差;后者能产生有序的结构,但依赖于模板的精细结构和尺寸,难以大量制备。高超课题组另辟蹊径,探索出无模板冷冻干燥法:将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干,便获得了“碳海绵”,并且可以任意调节形状,令生产过程更加便捷,也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。
“不需要模板,只与容器有关。容器多大,就可以制备多大,可以做到上千立方厘米,甚至更大。”高超说。

标签: 凝胶  简便  制作 

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