Alıntı yaptığınız özet kullanışlı ve anlaşılması kolay bir ifade olsa da, alıntı yapılan başka bir makalenin başka bir deyişle:

• Sun H., Xu Z., Gao C., "Çok Fonksiyonlu, Ultra-Esnek, Sinerjik Olarak Birleştirilmiş Karbon Aerojelleri", Adv.Mater.25 (2013) 2554–2560.

Gazete diyor ki:

Havadan daha hafif değiller (veya neredeyse kesinlikle değiller).Böyle bir malzemenin havada $ 1 \, \ mathrm {m ^ 3} $ kütlesi $ \ rho_mf_m + \ rho_a (1 - f_m) $ , burada $ \ rho_m $ yapının yoğunluğudur, $ \ rho_a $ havanın yoğunluğudur ve $ f_m $ , havadan ziyade yapı olan malzemenin yığın hacminin oranıdır.Tipik bir aerojel için $ f_m \ yaklaşık 0,002 $ olduğunu düşünüyorum.Alıntı yaptıkları yoğunluk bu durumda $ \ rho_m f_m $ olur.

Biri, içinde bir vakum bulunan devasa bir led zeplinin yoğunluğu ölçülürse (aerojellerde olduğu gibi; şimdiye kadarki en hafif aerogel, yaklaşık% 13 hava yoğunluğuna sahip aerografendir), bu yoğunluk havadan daha düşük olabilir.led zeplin yeterince büyük.Led zeplin havayla dolduğunda yüzdüğünü hayal edebiliyor musunuz?

Vakumda ağırlığı ölçüyor gibi görünüyorlar.

Tamam, şunu dene.Açık bir cam beher tartıyorsunuz.Sadece hava içermekle kalmaz, üzerinde atmosferin tepesine kadar yaklaşık 15 kilo hava vardır.Beherin ağırlığı, üzerindeki veya içindeki havanın ağırlığını içeriyor mu?Hayır. Hava basıncı her tarafta aynıdır ve sayılmaz.

Hava dolu bir balonu tartarsanız, yalnızca basınç altındaki havayı sayarsınız.

Dolayısıyla, bir aerojel çoğunlukla boş uzay olabilir ve aerojelin kendisinin ağırlığı çok düşüktür.Ancak, boşluklar vakumla doldurulmadığı sürece havadan hafif değildir.

Yer değiştirdiği havadan daha hafiftir.

Ancak, aslında air'nin yerini almaz.Aerojel neredeyse tamamen boş bir alandır ve aerojeldeki boşlukları hava serbestçe doldurur.Dolayısıyla, havada olan aerojel, tek başına havanın yoğunluğunun iki katından daha azdır.

Aerojeli plastiğe sarmaya ve tüm havayı emmeye çalışırsanız, 100 kPa'lık hatırı sayılır kuvvet kesinlikle aerojeli çöker.Aerojel bunu önleyecek kadar güçlüyse, evet, bu şekilde köpük hava gemileri inşa edebilirsiniz.

Güzel soru.Bu problem için Wigner – Seitz yarıçapını kavramak iyidir - hacmi bir katıdaki atom başına ortalama hacme eşit olan bir kürenin yarıçapıdır.Wigner yarıçapı, kütle yoğunluğu ile şu şekilde ilişkilidir:

$$ r_ {w} = \ sqrt [\ Large {3} ~~~] {{\ frac {3M} {4 \ pi Z \ rho N_ {A}}}} $$

$ M $ molar kütle olduğunda, $ Z $ , atom başına serbest elektron miktarıdır, $ \ rho $ kütle yoğunluğudur ve $ N_ {A} $ Avogadro numarasıdır.Yani atomları / molekülleri kıt bir şekilde paketlediğinizde, - Wigner yarıçapı büyüyecek ve böylece malzemenin kütle yoğunluğu azalacaktır.Bu metodolojiyi kullanarak, yoğunluğu havadan daha küçük olacak demir veya diğer metallerden oluşan nano yapılar bile yapabilirsiniz.Burada sihir yok.