从办公室窗户到火星栖息地，科学家首亮相透明气凝胶
气凝胶是世上最轻的固体，以极强隔热能力矗立在材料界顶端，但由于不太透光的外表，尽管隔热能力一流却不适合当窗户。现在，美国科罗拉多大学波德分校科学家找到一种方法，能从啤酒副产品制造出透明又高度绝缘的凝胶。
除了石墨烯，气凝胶（Aerogel）也是这世代令人惊奇的材料，拥有强大隔热功能，密度仅次于全碳气凝胶，还是目前世上已知最轻的固体，内部有 90% 以上都是空气，密度仅 3mg/cm3。
气凝胶有许多暱称，比如冻结烟雾（frozen smoke）、固态烟雾（solid smoke）、固态空气（solid air）、蓝烟（blue smoke）、旧金山之雾（San Fransisco fog）等，自 1931 年问世以来拿下 15 项以上金氏世界纪录。
之所以得名冻结烟雾，是因为气凝胶具微观树突立体结构，内含数十亿个微小孔洞诱捕空气，防止热量通过，但与此同时也会散射大量光线（每个孔洞尺寸不大于 100 奈米），使外表看似有如冻结的烟雾不透光。基于这原因，气凝胶虽然隔热功能强大，却一直无法有效应用于大面积窗户。
科罗拉多大学波德分校团队为了制造出既能隔热又透光的凝胶，首先将眼光瞄向纤维素（cellulose），透过小心控制纤维素的分子连接方式，将分子排列成格子状结构，如此一来，光线就可以顺利通过，使凝胶变透明。
接下来就是寻找适合的纤维素，研究人员相中一种普遍又不起眼的物质，来自酿造啤酒时产生的副产品：啤酒麦芽汁（beer wort）。
从酒厂回收麦芽汁废料后，团队往里添加一种独门细菌，能在两周内从啤酒麦芽汁培养出纤维素（cellulose），之后就可以促使这些纤维素分子组装成奈米纤维，转变为凝胶。最终结果，团队生成了柔韧的透明凝胶薄膜，重量比玻璃轻约 100 倍，而隔热效果之强又允许你隔著它点燃打火机，但你的手不会有任何被火烧到的感觉。
团队表示，透明气凝胶最适合充当薄膜黏在现有窗户上，可以大幅提高隔热性，扭转大多数窗户隔热不良的缺点。据美国能源部数据显示，用来加热／冷却建筑物内部环境温度的能源，最后有四分之一能量都从窗户逸散，致使建筑商每年损失数十亿美元（额外电费之类的），有了气凝胶隔热，届时便能大幅减少能量损失。
这技术也能应用在智慧型衣料、绝缘汽车来保护冲陷火场的消防人员；或是再奇幻一点，研究作者、科罗拉多大学波德分校物理系教授 Ivan Smalyukh 说，搞不好有天你可以穿著气凝胶制成的透明服装，跑去南极和企鹅共游。
除了地球应用，透明气凝胶也有机会出现在地球之外，比如火星或月球栖息地，有了这层膜，在屋内的太空人就能免受巨大温差与低温所苦。新论文发表在《Nano Energy》期刊。
- Transparent insulating aerogel brewed up from beer by-product
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（首图来源：科罗拉多大学波德分校）