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摘要 科学家无时无刻不在寻找新材料 ,但很少有这么酷炫的 。 从 NASA 所用的意念弯曲的轻质固体 ,到可在手心熔化的金属 , Quora 上整理了几个最近的化学物质 。 气凝胶 :人类已知最轻的固体( Aerogel: The lightest solid known to man ) 尽管气

科学家无时无刻不在寻找新材料 ,但很少有这么酷炫的 。

从NASA所用的意念弯曲的轻质固体 ,到可在手心熔化的金属 ,Quora上整理了几个最近的化学物质 。

气凝胶 :人类已知最轻的固体(Aerogel: The lightest solid known to man


尽管气凝胶外观像云一样 ,但它却是一种强的固体 ,在手中的感觉就像硬质泡沫塑料一样 。

这种不可思议的凝胶是世界上最轻的固体 。

气凝胶由美国科学家Samuel Kistler在1931年发明而来 ,被用于从彗星尾部收集粉尘 、发展政府机构支持的保温帐篷 、甚至是用于服装制造 ,在极热环境下起到保护人体的作用 。

NASA称之为“蓝色烟雾” ,因为它看起来就像是全息图像 。

Quora用户AbhinashTummala这样写道 ,这种物质如此炫酷的原因在于其看似矛盾的性质 。这种硬质凝胶主要是空气 ,因此非给常轻 ,像是海绵 。但同时也善于驱热 。从下面的图像可以看到 ,它可以使花朵免于强烈火焰的侵蚀 。


气凝胶具有令人难以置信的绝缘和隔热性能 。

组成气凝胶的独立分子也可以像迷你棒球手套一样——毫发无损的捕获快速运动的粒子 。这就是NASA星尘任务中真正利用的 。

科学家将硅基气凝胶塑造成巨大的网球拍状收集器 ,置于星尘号宇宙飞船外部 。其目的在于毫发无损的捕获Wild2彗星尾部脆弱的颗粒碎片 。由于气凝胶强度大且相对透明 ,科学家可以轻易的从中提取出颗粒并进行分析 。

气凝胶前驱体的结构类似于果冻 。果冻中的明胶与温水混合 ,形成柔性的液态溶液 。接着冷却变硬 ,其化学结构类似于毫无规律的毛线球 。但是 ,一旦对果冻进行加热 ,它将会干燥并重新形成一坨果冻粉 。

另一方面 ,气凝胶不是由明胶制成 ,而是根据使用需求由不同的物质构成 。最常见的是硅——地球上最丰富的矿物质 。不同于制作果冻的工艺 ,湿的气凝胶经过加压的冷却和加热循环 ,使其在干燥后保持自身形状 。

由此产生的气凝胶主要是空气 ,但仍然是固体 ,且特别轻 ,就像是发泡泡沫或者是片状的绿色泡沫 ,也就是假植物 。

你可以通过以下工艺 ,自己动手做一个气凝胶 。

镓 :室温下熔化的金属(Gallium: The metal that melts at room temperature


就像Quora用户XuBeixi写到的那样, 这种软质的闪闪发光的金属很不寻常 。低温下 ,它表现为又脆又硬的结构 。但当温度升高到略高于室温时 ,它将熔化成一个闪亮的液珠 。


到目前为止 ,它主要用于智能手机的制造 、航天航空以及电信行业 。

虽然化学元素周期表中有这种化学元素 ,但它在自然界中的存量却很少 ,在锌矿和铝土矿中发现有微量 。然而 ,在Amazon上只需花费10美元就能买到 。

如果你把它糟蹋了 ,一定要让它远离你的iphoness——因为它会将其他金属降解 。

这是特别真实的 ,如果你手机上的铝被划伤 ,镓将深入渗透到金属晶格中 。TechRax制作的这个YouTube视频演示了熔化的镓倒到iphoness划伤的铝壳上的情景 :

 

几个小时后 ,iphoness的外壳已经完全腐烂 。

 

金刚石纳米螺纹 :太空电梯实现的基础 ?(Diamond Nanothreads: Possible basis for a space elevator?


施加巨大的压力 ,再逐渐释放 ,液态苯形成四个相连碳原子组成的链 ,这称为四面体结构 。这使其成为迄今发现的最强最硬的材料 。

这种新型人造纤维由碳原子构成 ,其中碳原子排列成曲折结构 ,令人想到金刚石 ,可能是制得的最强最硬的纳米材料 。

这种材料于2014年发现 ,非常薄 ,只有三个原子厚 ,比头发丝薄得多 。

由于这种材料是最近才发现的 ,其组成必须采用高分辨图像来确定 。

它的性质和特性也需要更深入的理解 ,才能够扩大到商业应用 。


从地球延伸到太空的太空电梯概念

但是如果所有的这些都验证过 ,这种金刚石纳米螺纹理论上足以构建太空电梯 。其他诸如钢铁 ,一旦延伸足够长 ,最终都会因自身的重量而坍塌 。

磁流体 :组成不可思议形状的磁性液体(Ferrofluid: This magnetic liquid forms incredible shapes


这个外形像豪猪的超细磁性颗粒(通常是铁)悬浮液是一种液体 ,施加磁场后会开始跳舞并形成令人难以置信的结构 ,Quora用户Richard Tabassi这样指出 。

磁流体中每一个独立的微小颗粒都用表面活性剂包覆 ,防止颗粒团聚在一起 ,最终悬浮在液体(如水)中 。这些颗粒不同于乐天堂fun88贴在冰箱上的磁铁 。科学家称之是“顺磁性”的 ,意思就是靠近磁场时 ,会变成微小的磁铁 ,与磁场中其他的微小磁铁相互粘在一起 。

磁流体于1963年NASA科学家Steve Pappell所发现 ,最初是作为火箭燃料,施加磁场推进航天器 。磁流体的奇怪之处在于即像液体又是固体 。

YouTube网友提供的Ferrofluidvideos(磁流体视频)显示了在磁场的影响下 ,这种磁流体可做出的惊人的形状和运动 。

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