从3D打印石墨烯气凝胶看超轻材料发展历程
这是一则振奋人心的消息，一个材料兼具了“3D打印”“石墨烯”“气凝胶”“超轻”这么多热点的词，想想也是蛮牛的样子。从官方的资料上看，作者还是蛮客观地写了是“超轻材料”，不过三人成虎，这几天陆续传出的新闻就变成“最轻材料”。
如果没有记错，目前关于世界最轻的材料的新闻报道应该是2015年我国东华大学俞建勇院士、丁彬教授带领的团队开发的一种超轻、超弹的纤维气凝胶，经中国计量认证结果显示，这种纤维气凝胶的固态材料密度仅为0.12毫克每立方厘米。和哈工大老师制备的3D打印石墨烯气凝胶密度0.5千克每立方米相比，还是略轻一筹。
关于最轻材料的追求之路，科学家们一直在努力
2011年，美国科学家以镍材料做出的气凝胶，成为了当时世界上最轻的材料。在真空中，1立方厘米的这种气凝胶只有0.9毫克重，比空气还要轻。
把这种用镍做成的气凝胶放在蒲公英上，柔软的绒毛几乎没有变形。
2012年，英国和德国的几位科学家研制出了全球最轻的气凝胶——“飞行石墨”。1立方厘米的“飞行石墨”只有0.18毫克重。
“飞行石墨”不沾水
2013年3月，我国浙江大学的一个研究小组，利用碳纳米管和石墨烯制备出了一种超轻气凝胶——“碳海绵”。真空中，1立方厘米的碳海绵只重0.16毫克，是普通空气的1/7左右，比同体积的氦气还要轻。
柔弱的几根花蕊就能支撑起碳海绵
最轻材料可以用来做什么？
一、清理石油污染
气凝胶所采用的材料不同，用途也会不同。像浙江大学研制的那种名叫碳海绵的气凝胶，弹性很好，被压缩80%后还可以恢复原状。它对油具有超快、超高的吸附力，是目前吸油能力最强的材料。现在的吸油产品，一般只能吸收自身重量10倍左右的油，而碳海绵的吸油量是它自身重量的250倍，最高可达900倍，神奇的是，碳海绵只吸油不吸水。
二、吸附星际尘埃
处理石油污染只是碳海绵的一个用处，早在1999年，美国航空航天局就利用气凝胶的特性，用它来吸附星际尘埃。
在“星尘号”上，安装有一个气凝胶样品采集器，主要用来吸附彗星尘埃和星际尘埃。
带有气凝胶样品的采集器
当“星尘号”探测器穿过彗星尘埃时，彗星尘埃的速度很快，约为6.1千米每秒，这差不多是步枪子弹初速的9倍。如果用常规方法收集这些尘埃粒子，由于过快的冲击速度，彗星尘埃的的外形和化学结构会发生变化，有的甚至会完全被汽化。
为了在收集时不破坏它们，气凝胶样品采集器使用了硅基固体材料，内部有海绵那样的多孔结构，99.8%的空间被真空填充，当尘埃颗粒撞上气凝胶后，其减速并最终停止的过程就像飞机在跑道上滑行制动减速一样。
三、隔热和隔音
气凝胶固有的特性使它们还能成为绝好的隔热(保温)和隔音材料。
气凝胶的表面已经变红，而下方的人员无恙
2002年，美国宇航局成立了一家公司，专门生产更结实更有韧性的气凝胶。美国宇航局2013年已经确定，在2018年火星探险时，宇航员们将穿上用新型气凝胶制造的宇航服。该公司的资深科学家马克·克拉杰沃斯基说，只要在宇航服中加入一个18毫米厚的气凝胶层，那么它就能帮助宇航员扛住1300℃的高温和零下130℃的超低温。“这是我见过的最有效的恒温材料。”马克如是说。
除了成为最理想的保温隔热材料，气凝胶还是很棒的吸音材料。比如我国2015年研制的这种纤维气凝胶，它可以在100-6300Hz宽频段内的高效吸音。
四、防弹不怕被炸
防弹是新型气凝胶的第二个重要用途。美国宇航局的这家公司正在对用气凝胶建造的住所和军车进行测试。根据试验室的试验情况来看，如果在金属片上加一层厚约6毫米的气凝胶，那么，就算炸药直接炸中，对金属片也分毫无伤。
五、网球拍击球能力更强
新型气凝胶也将步入我们每个人的未来日常生活。比如说美国的Dunlop体育器材公司已经成功研发了含有气凝胶的网球拍。这种网球拍据说击球的能力更强；2012年年初，66岁的鲍博·斯托克成为第一个将气凝胶用于住房的英国人：“保温加热的效果非常好，我将空调的温度下降了5℃，结果室内的温度仍然非常舒适。”登山者也对气凝胶的运用充满了希望。英国登山家安尼·帕尔门特2011年登珠峰时所穿的鞋子就是使用了部分气凝胶材料，他的睡袋里也有一层这种新材料。