03.11 果凍什麼做的:百變的凝膠

日常生活中,我們看到的大多數物質,都能夠被歸納到固體、液體和氣體這三種物質狀態裡。不過,科學隊長今天要介紹的這種物質,既不屬於固體、也不屬於液體,又不屬於氣體。但是呢,它卻和固體、液體、氣體有很多相似之處。它就是凝膠,凝膠是一種特殊的膠體。

果凍什麼做的:百變的凝膠

泥水

圖片來源:Kamosawa - Visualhunt.com, CC BY-SA 3.0

那什麼是膠體呢?想象一下,如果你抓一把泥土進入水中,大塊的砂礫會慢慢下沉到水底,泥土裡類似食鹽的物質則會溶解在水裡形成溶液。此外,泥土中還有一些非常非常微小的土壤粒子,它們既不會下沉到水底,也不會溶解在水中,而是“手拉手”相互抱團,形成一個個稍大的土壤粒子分散在水中。

果凍什麼做的:百變的凝膠

墨水是一種膠體

圖片來源:Pixabay,Public Domain

科學家們把這種膠體顆粒分散在其他物質中形成的體系,稱為膠體分散體系或者膠體。事實上,膠體在生活裡無處不在。我們喝的牛奶,用的墨水和牙膏都屬於膠體。

果凍什麼做的:百變的凝膠

果凍是常見的凝膠

圖片來源:(WT-shared) NY066 - Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

膠體的組成可以有很多種,當固體膠體顆粒分散在液體或氣體時,會形成一種很像固體的特殊膠體,這就是凝膠。其中,當固體膠體粒子分散在液體裡時,就會形成液體凝膠,比如生活中常見的果凍、豆腐、果醬等。

果凍什麼做的:百變的凝膠

尿不溼

圖片來源: Coop41 - Wikimedia Commons, Public domain

液體凝膠既不完全像液體,又不完全像固體,而是處於液體和固體中間的狀態。因為液體凝膠這種特別的性質,它在我們生活中發揮了很大的作用。比如,嬰兒用的尿不溼就是利用液體凝膠材料製成的。

果凍什麼做的:百變的凝膠

尿不溼內部的凝膠

圖片來源:Harmid - Wikimedia Commons, Public domain

液體凝膠中,膠體顆粒不是隨意分散的,而是三五成群地聚在一起,形成一個個體積稍大的顆粒。這些顆粒之間再像漁網那樣聯結起來,從而形成了立體的網狀結構。網眼間存在著大量的空隙。凝膠中的液體就可以很容易地在這些網狀結構裡找到藏身之處了。

果凍什麼做的:百變的凝膠

豆腐放久後會出水變幹

圖片來源:Pixabay,Public Domain

液體凝膠除了可以吸水,還可以“出水”。如果液體凝膠放置在空氣裡太久的話,它們中有一部分網狀結構會被破壞掉,原有的網狀結構受到了擠壓,水就從網眼裡流出來了。科學家們稱這種現象為凝膠的離漿作用。夏天西瓜放久了會往外流水,嫩豆腐放久了會出水,就是因為凝膠的離漿作用。

果凍什麼做的:百變的凝膠

氣凝膠有很好的隔熱性

圖片來源:Wikimedia Commons, Public domain

固體膠體粒子除了可以分散在水中,也能分散在氣體中形成氣凝膠。氣凝膠有很多不同於其他材料的特性。比如氣凝膠有很好的隔熱性,大約30釐米厚的氣凝膠可以達到20到40塊普通玻璃的隔熱效果。氣凝膠的密度很小,所以非常輕,可以達到和空氣差不多的重量,應用前景十分廣闊。

※ 快把有趣的節目分享給你的小夥伴吧!


分享到:


相關文章: