氣凝膠正在不斷走近人們的生活。
北京化工大學(xué)潘凱教授團(tuán)隊(duì)在制備石墨烯氣凝膠時(shí)引入納米纖維，通過對(duì)靜電紡絲聚丙烯腈（PAN）納米纖維進(jìn)行預(yù)處理，之后采用冷凍干燥法將其和氧化石墨烯共同制備出具有“多層結(jié)構(gòu)+孔結(jié)構(gòu)+納米纖維”多級(jí)結(jié)構(gòu)的納米纖維/石墨烯氣凝膠。在此種氣凝膠基礎(chǔ)上組裝的傳感器，可以靈敏地監(jiān)視人體的喉嚨，腕部脈搏，手指，腕部和膝關(guān)節(jié)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)，使?jié)撛诘慕】禉z測(cè)應(yīng)用成為可能。
東華大學(xué)俞建勇院士和丁彬教授團(tuán)隊(duì)通過以氧化硅納米纖維、氧化硅納米顆粒為構(gòu)筑基元，通過纖維冷凍成型方法在納米纖維/納米顆粒間構(gòu)筑了具有可再生殺菌功能的鹵胺彈性粘結(jié)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而制備出一種具有仿絲瓜絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)的超彈氧化硅納米纖維氣凝膠。該材料具有超親水性、高孔隙率、優(yōu)異的殺菌性能和抗污功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)病菌污染的飲用水的高效凈化。
氣凝膠，這種獲得吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證“世界上最輕固體”的材料，在各個(gè)領(lǐng)域均不斷有研發(fā)成果涌現(xiàn)，可謂廣闊天地大有作為。但對(duì)于普通群眾來說，最跟自己衣食住行相關(guān)的，非保暖衣莫屬。在知乎一項(xiàng)關(guān)于“什么材料的衣服最保暖”的投票中，氣凝膠拔得頭籌，雖然我們暫時(shí)還沒穿上氣凝膠衣服，但的確越來越多的人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種材料的優(yōu)異性能。
正如一位網(wǎng)友闡述的投票理由：沒有什么比靜止的空氣更保暖了。因?yàn)榭諝庖坏╈o止，不管是熱氣還是冷氣都不會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，冷氣進(jìn)不來，熱氣出不去，達(dá)成良好的保溫效果。如果說真空玻璃窗依靠?jī)蓧K玻璃之間的空隙阻攔原子振動(dòng)，讓熱難以傳導(dǎo)，那么氣凝膠這種發(fā)泡材料則等于億萬(wàn)萬(wàn)層玻璃和空氣，可想而知其隔熱達(dá)到什么程度——用一盞點(diǎn)燃的煤氣燈隔著氣凝膠烘烤鮮花，幾分鐘后鮮花仍然芬芳如故，而隔著氣凝膠烘烤的火柴也安然無(wú)恙，不會(huì)被高溫點(diǎn)燃。
效果如此驚人，只用來做保暖衣顯然不足以物盡其用。1997年，氣凝膠在火星探路者號(hào)上使用，隔離儀器不受極高溫的破壞，從此成為美國(guó)國(guó)家航空航天局宇宙飛船的標(biāo)準(zhǔn)絕熱材料。1999年，氣凝膠再次被委以重任，隨星塵號(hào)宇宙飛船出征，執(zhí)行人類首次的彗星塵埃采集任務(wù)。太空塵時(shí)速1.8萬(wàn)公里，比子彈還要快，可以直接擊穿普通材料，而氣凝膠每立方厘米內(nèi)有數(shù)十億個(gè)泡泡，能讓太空塵粒子緩緩減速不會(huì)受損，完好無(wú)缺地?cái)r阻住彗星拋出的塵埃樣本，將其收入囊中，此舉被地上的人們?cè)娨獾匦稳轂椤白叫切恰薄?/p>
材料學(xué)家馬克·米奧多尼克形容自己第一次在實(shí)驗(yàn)室邂逅氣凝膠為驚鴻一瞥：“它是透明的，卻奇怪地呈乳白色，很像珠寶的全息圖，是虛幻不實(shí)的物質(zhì)……我忍不住胡思亂想，難道它是從外星人的宇宙飛船上搶來的？”氣凝膠之所以給人虛無(wú)縹緲的感覺，源于其自身99.8%都是空氣，物質(zhì)含量極少、密度極低，因此沒有明顯的邊角，放在暗色背景前呈藍(lán)色，在淺色環(huán)境下則幾乎消失不見，被稱為“凍結(jié)的煙霧”。
我們常形容一個(gè)東西很厲害就是“上天入地”，氣凝膠已然遨游九天，至今仍是有諸多的可能性等待科學(xué)家們?nèi)グl(fā)掘的前沿材料。然而，它的來頭卻異常可愛：化學(xué)家契史特勒發(fā)明氣凝膠純粹出于對(duì)果凍的興趣。因?yàn)閷?duì)“果凍算液體還是固體”這一疑問的追索，契史特勒發(fā)現(xiàn)明膠分子入水后會(huì)先分解再連成網(wǎng)狀，把液體鎖住讓它無(wú)法流動(dòng)。果凍幾乎百分之百是水，熔點(diǎn)為35℃，放入口中后明膠網(wǎng)格就會(huì)瓦解，給我們帶來液體的口感。
吃貨的力量是無(wú)窮的，契史特勒通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，證明膠體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部液體互相獨(dú)立，探索出了用氣體代替膠體內(nèi)液體的方法。為了達(dá)成更強(qiáng)韌的結(jié)構(gòu)，他選擇玻璃的主要成分，制造出了以二氧化硅為固體結(jié)構(gòu)的膠體，接著再按先前的程序去除膠體中的液體，制造出了世界上最輕的固體——二氧化硅氣凝膠。
1931年，契史特勒把一系列實(shí)驗(yàn)的結(jié)果投給《自然》科學(xué)期刊，標(biāo)題為《共聚擴(kuò)散氣凝膠與果凍》。遺憾的是，在那個(gè)材料界突飛猛進(jìn)的階段，太多革命性的新材料登場(chǎng)，契史特勒直到逝世也沒有看到氣凝膠的應(yīng)用成為主流。但和很多為未來發(fā)展而生的材料一樣，氣凝膠始終等候著人們的發(fā)掘，今天，科學(xué)家已經(jīng)不斷開發(fā)出多樣的應(yīng)用，從人類探索外太空，到個(gè)體的防寒保暖，氣凝膠作為材料中的一員，正擔(dān)負(fù)起推動(dòng)文明進(jìn)程的大任。
