超級保暖，是很不錯科技服飾，可以去試試SUPIELD素湃的宇航系列科技防寒服，說是面料是氣凝膠複合保暖材料（藍奇熱）的，保留了氣凝膠的特點和功能。

實際上凝膠是一種很常見的物質，我們常吃的果凍就是一種典型的凝膠。大多數凝膠都是從溶液或是溶膠透過凝膠化而形成的。溶液中的膠體顆粒或是高分子顆粒在一定的條件下發生交聯，形成空間網路結構，而溶劑填充在空間網路的孔隙中，就形成了凝膠。溶劑為水的凝膠被稱為水凝膠，而溶劑為氣體的凝膠自然就是氣凝膠。

早在 1931 年，S.S. Kistler 就成功的透過水解水玻璃的方法制備了二氧化矽氣凝膠。可笑的是，這一創造的初衷竟然是他和同事 C. Learned 之間的一場賭注， 競爭誰有辦法將凝膠中的液體成分用氣體取代但不改變疏鬆多孔的空間網路結構。雖然初衷看似玩笑，但他們的思路確實完全正確的，即便是現在，氣凝膠的製備原理仍然如此。最後，Kistler 透過超臨界乾燥法將凝膠中的液體成分抽出贏得了這一賭注。此後，他又成功的製備了以鋁，鉻或是氧化錫為基礎的氣凝膠。時至今日，氣凝膠已經發展成了一個龐大的家族。根據構成空間網路結構的材料，氣凝膠可以分為矽氣凝劑，碳氣凝膠，硫氣凝膠，金屬氣凝膠和氧化物氣凝膠等等。但事實上，氣凝膠中的絕大部分體積都是空氣，美國國家宇航局下屬的“噴氣推進實驗室”的材料科學家發明的二氧化矽氣凝膠，其中 99.8% 的體積都是空氣，密度與空氣相當，被人們稱為“凝固的煙”。

現在我們要回到故事的主題，氣凝膠防寒服的保暖能力從何而來呢？在材料學領域有一句經典語錄——結構決定效能。氣凝膠的顯微結構如上圖所示，我們可以用幾個特徵的幾何引數來描述氣凝膠的結構，例如氣孔率，氣孔尺寸和纖維直徑等等，這幾個引數同時也決定了氣凝膠的熱傳導效能。自然界中的傳熱方式有三種，熱傳導，熱輻射和熱對流。我下面就分別看看氣凝膠中這三種傳熱方式是怎樣的。

首先，熱傳導主要沿著構成空間網路結構的纖維完成，而氣凝膠中的纖維直徑通常很細，基本達到百奈米尺度或者更小，傳熱能力很低；再者，纖維在空間中是任意彎曲堆疊的，進一步延長了傳熱路徑，導致氣凝膠的熱傳導能力接近最低極限。

其次，熱對流在氣凝膠中會受到纖維和氣孔之間介面的不斷散射，由於氣凝膠內的氣孔均為奈米孔，並且氣孔率極高，相當於在材料中增加了無數的散射中心，限制了輻射自由程，導致氣凝膠的熱輻射能力接近最低極限。

最後，由於氣凝膠中絕大部分都是空氣，因此熱對流應該是其傳熱的主要途徑。然而，理論研究表明，當氣凝膠中的氣孔尺寸小於 70nm 時，由於空氣和纖維之間的相互作用，空氣分子失去了自由流動的能力，而是相對的附著在纖維上，導致氣凝膠的熱對流能力也非常低。而這一點，也是氣凝膠防寒服與常規的毛衣，棉衣或是羽絨衣相比最大的優勢。傳統的防寒服本質上也是疏鬆多孔的纖維網路結構包裹著空氣，但其中的氣孔率明顯較低，孔徑也相對較大，熱對流能力明顯強於氣凝膠防寒服。此外，棉衣或是羽絨衣在被雨雪打溼的時候，棉絮或羽絨組成的空間網路結構被水的重量和表面張力壓縮，其中的空氣被擠出，保暖能力大幅下降。而經過表面處理過的氣凝劑材料則具有一定的疏水性，在雨雪天氣仍然可以保持結構和保暖能力。事實上，氣凝膠防寒服可以在液氮溫度下保持內部溫度在室溫附近，可以滿足宇航員在太空中的保暖需求。

（上圖是該公司的宣傳影片，但我覺得這個影片沒有什麼意義，沸騰的液體是不會浸潤過熱表面的，也就是說其實液氮噴上去也沒什麼嚇人的）

可以說，氣凝膠防寒服是名副其實的“NASA 技術民用化”，但氣凝膠的本領遠不止防寒服這麼簡單。除了憑藉極強的絕熱能力應用於宇航裝置或是高精度科學儀器的絕熱外，超高的氣孔率還有極強的吸附能力，可以用於空氣和水中汙染物的吸收與清除。此外，纖維網路結構帶來的力學效能甚至讓氣凝膠在太空中發揮捕獲彗星碎片的能力。目前，以氣凝膠為關鍵詞的研究論文仍然以每年上千篇的速度在發展，而氣凝膠在未來還能給我們帶來哪些精細，我們拭目以待。