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科普小知识:气凝胶-aerogel,名字的由来,相当有趣! 气凝胶是一种多孔且超轻的纳米结构材料,通过将凝胶中的液体成分替换为气体而制成。首款由二氧化硅制成的气凝胶由Kistler于1931年报道。至20世纪90年代,NASA已将其用于航天器、宇航服和隔热毯的保温层。此后,气凝胶逐渐被应用于海底系统、炼油厂、工业管道、建筑、冰箱以及夹克和鞋垫等服装的隔热材料。 新型干燥技术使这些材料形成了坚固、超轻的枝状微观结构,其孔隙小于100纳米,且90%至99.8%为空气。由于这些孔隙过于微小,空气无法穿透,因此气凝胶具备极佳的隔热性能。 得益于材料加工技术的创新,气凝胶如今被赋予更多特性,使其应用领域超越传统隔热,拓展至能量存储、催化、药物递送等领域。近期研究集中于提升其结构完整性和热性能,开发出更耐用的气凝胶。 气凝胶在能量存储、催化和生物医学领域潜力巨大。值得注意的是,化妆品与声学(隔音)行业的专利数量超过期刊论文,凸显了气凝胶在这些领域的商业化进展。凭借其降低声波速度与振幅能力,气凝胶可用作隔音材料。在化妆品中,气凝胶作为抗泛油成分添加至乳霜。二氧化钛-二氧化硅复合气凝胶因光保护特性被用于防晒霜,其防晒系数(SPF)可超越传统配方。这些应用展现了气凝胶提升各类消费品性能的潜力。 #气凝胶 #新型干燥技术 #气凝胶隔热涂料 #气凝胶涂料 #气凝胶毡
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温度与声音的交响曲——热声效应🔈🔈🔈 热声效应是声波与流体相互作用产生热量的物理现象,其核心原理可归纳为以下四点: ①声波引起介质振动。 声波在气体或液体中传播时,会导致介质分子周期性压缩和膨胀。这种振动使气体温度随声波传播方向变化:声波密集区域温度升高,稀疏区域温度降低。🚂🚂🚂 ②温度变化驱动密度波动。 介质温度的变化直接引起其密度变化。温度升高时密度降低,声波传播速度加快;温度降低时密度增加,声波传播速度减慢。这种密度波动形成驻波。🚚🚚🚚 ③驻波与热交换机制。 在封闭管道(如谐振管)中,扬声器产生的声波形成驻波。声波压力波腹处的气体被压缩升温,向热声堆传递热量;声波压力波谷处的气体冷却,向热声堆吸收热量。通过大量气团的“接力”运动,实现宏观的热量传输。🛳️🛳️🛳️ ④热声效应的应用。 制冷/制热 :利用声波驱动热声堆,通过吸热和放热实现温度调节(如声制冷、声致冷。 密度输运 :在流体力学中,通过声波引起的密度变化控制流体运动(如在线密度测量)。 能量转换 :理论上可高效转换热能和机械能(如热声泵)。🚒🚒🚒 总结 :热声效应通过声波引起的介质振动、温度变化及驻波交互,实现热量的宏观传输与转换,具有广泛的应用潜力。✈️✈️✈️
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