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世界上最轻固体,可大幅提高锂电放电性能

来源:天博体育网站登录   发布时间:2021-04-04 23:01nbsp;  点击量:

本文摘要:咦,这是什么?样子冻住的烟。这不是烟,而是一种液体,确切的说是世界上最重的液体——气凝胶。 气凝胶是什么?首先我们来了解下“凝胶”。一定浓度的高分子溶液或溶胶,在必要条件下,粘度渐渐减小,最后丧失流动性,整个体系变为一种外观均匀分布,并维持一定形态的弹性半液体,这种弹性半液体称作凝胶。果冻是最先被科学家们了解的一种凝胶,这种凝胶是被水或者其它液体充满著后构成的。还有一些凝胶是被气体充满著后包含的,这就是“气凝胶”。

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咦,这是什么?样子冻住的烟。这不是烟,而是一种液体,确切的说是世界上最重的液体——气凝胶。

气凝胶是什么?首先我们来了解下“凝胶”。一定浓度的高分子溶液或溶胶,在必要条件下,粘度渐渐减小,最后丧失流动性,整个体系变为一种外观均匀分布,并维持一定形态的弹性半液体,这种弹性半液体称作凝胶。果冻是最先被科学家们了解的一种凝胶,这种凝胶是被水或者其它液体充满著后构成的。还有一些凝胶是被气体充满著后包含的,这就是“气凝胶”。

1931年,美国科学家SamuelStephensKistler制取出有了这种新材料,命名为“aerogel”,气凝胶。“aero”+“gel”十分形象地描绘出了这种新材料的特点,即一种由气体填满的凝胶。气凝胶比起于普通多孔材料有一个最重要的特点:其骨架在纳米尺度。

因此,当红外线穿越时衍射较小,看起来像“冻住的烟”。气凝胶密度极低,是世界上最重的液体。目前,最重的气凝胶是一种“全碳气凝胶”,密度仅有0.16mg/cm3(除去空气密度),仅有为空气密度的1/6。

把这种材料放到花朵上,坚硬的花蕊完全没变形。气凝胶的制取过程分成两步:1.制取滑凝胶;2.将滑凝胶通过类似手法潮湿。滑凝胶最传统的制取方法是溶胶-凝胶法。

将不含低化学活性组分的化合物集中在溶剂中,经过水解反应分解活性单体,活性单体单体,构成溶胶,进而分解具备一定空间结构的凝胶。此时制作出来的凝胶有点类似于我们平时不吃的果冻,紧接着将果冻状凝胶更进一步展开潮湿处置才可获得气凝胶。

由于表面张力的起到,一般来说状态下,凝胶内液体的溶解不会使得凝胶薄弱的骨架塌陷。而通过冷冻干燥技术展开潮湿可以很好的解决问题这一问题。将滑凝胶在低温冷藏,接着置放真空条件下潮湿。

由于冷藏过程早已使得凝胶内的液体改变为液体,之后在真空环境中以升华的形式瓦解凝胶骨架,这样就可以防止了液体溶解导致骨架塌陷的问题,获得我们所期望的气凝胶。“气凝胶有什么用途?”坚信每个人都会有这样的疑惑。问也不会是各式各样,“它具有极低的热导率,可以作为超级隔热材料”“它可以用于电极”……总的来讲,气凝胶的性能主要由两部分贡献:一部分是结构,非常简单地说道就是由多孔性质派生出有的性能,比如优良的隔热性能。用火焰隔着气凝胶对一朵花展开冷却,花朵完全没任何受损。

此外,某些气凝胶还展现出出有出色的导电性能,如“碳海绵”。另一部分的性能源于包含气凝胶骨架的成分正处于纳米尺度。

纳米尺度粒子本身具备的某些性能,以气凝胶的形式不存在时,往往不会获得强化。比如锂电池的电极材料——二氧化锰(MnO2),当它以气凝胶的形式不存在时,锂电池的静电性能获得了大幅度提高。

作为一种问世于20世纪初的材料,气凝胶本不属于最近找到的“新材料”,然而其各方面的优良特性使其受到普遍注目,这种材料的应用于还必须去大大研究、探寻。


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