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5 不可思議的發泡材料 FOAM

難忘的驚鴻一瞥

1998年某一天,我一走進實驗室就看見一位技術人員把一塊材料從顯微鏡下取出來。「我不曉得你能不能看到這個,」他說,「所以我們還是謹慎點,免得我報告寫不完。」然後他就匆匆把那塊材料蓋上。

我當時在為美國政府工作,地點在新墨西哥州一處沙漠裡的核武實驗室。身為英國公民,我只通過了最低的背景調查,因此實驗室裡有些地方我不能去,事實上幾乎所有地方我都不能去。但這是我工作的實驗室,因此技術人員的反應實在很怪。不過我知道最好別多問。

當時是20世紀90年代末期,我常接受安全查核,而我的美國同事也不斷受到上級壓力,必須匯報跟我交談中的任何不尋常之處。對我這種天生好問又愛開玩笑的英國人來說,亂問問題可是很危險的。不過,那材料真的很特別,雖然我只瞬間瞄到一小塊,卻忘也忘不掉。

我們的研究團隊經常在中午一起去實驗室附近的幾間自助餐廳吃飯。這表示我們必須離開冷氣的呵護,迎向刺眼的沙漠,到烤乾的柏油地停車場取車,然後通過鐵絲網高牆,駛入點綴著仙人掌的金色沙漠,朝空軍基地的方向前進。一路上我們會望著車子周圍的熱浪發呆,放眼望去見不到任何影子。那地方實在太不真實,而我們要做的事又那麼平常,顯得一切更加奇幻。幾輛車駛在沙漠上,車子被無情的太陽烤得滾燙,目的地是供應得州墨西哥菜的自助餐廳,這就是我們做的平常事之一。我們每天瞎聊,對話都被酷熱烤得乾枯無趣。那個神秘材料每天都會在我心頭浮現,讓我好奇它到底是什麼。我不能跟任何人談它,反而讓我更忘不了它。

我記得它是透明的,卻奇怪地呈乳白色,很像珠寶的全息圖,是虛幻不實的物質。我之前絕對沒有見過這種東西。我忍不住胡思亂想,難道它是從外星人的宇宙飛船上搶來的?一陣子之後,我開始懷疑自己真的看過它,接著又疑神疑鬼,心想他們是不是正在對我洗腦,讓我以為一切只是自己的想像。我每天開車往返實驗室與自助餐廳時總是不停地對自己說:「我真的看到了。」不知道為什麼,我就是覺得它屬於我。最後我甚至擔心它被人虐待。就是那時候,我發現自己不能再待下去了。

直到幾年後,我才又見到它。那時我已經回到英國,在倫敦國王學院擔任材料研究小組主任。有天下午我在家裡做生日卡片,打算送我哥哥丹恩,忽然聽見電視新聞報道,美國國家航空航天局的星塵號宇宙飛船已經於2004年1月2日成功接觸了威德二號彗星,接著屏幕上出現了我的那個材料。呃,當然不是我的材料,只是我很希望它是我的。「所以它是外太空來的!」我在空蕩蕩的家裡振臂高呼,隨即興沖沖跑到電腦前搜尋更多信息。我心想:「他們正在外太空採集它。」

我想錯了。

跟果凍一樣的東西

那東西其實是名叫「氣凝膠」的物質。我完全誤解那則新聞了。美國國家航空航天局不是在採集氣凝膠,而是用氣凝膠來採集星塵。我沒再多想,而是趕緊上網搜尋氣凝膠的信息和歷史。我發現氣凝膠不是來自外太空,但它背後的故事還是奇特得很。氣凝膠是20世紀30年代發明的,發明人是名叫契史特勒(Samuel Kistler)的美國人。契史特勒原想研究農學,後來卻變成化學家,他發明氣凝膠純粹出於對果凍的興趣。果凍?

契史特勒問:果凍是什麼?他知道果凍不是液體,但也不算固體,因此他認為果凍是困在固體裡的液體,但這個固體監獄的鐵柵是細到看不見的網格。食用膠的網格是由長串的明膠分子組成,主要成分為膠原蛋白。絕大多數的結締組織都由膠原蛋白構成,像是腱、皮膚和軟骨。明膠分子入水後會先分解再連成網狀,把液體鎖住讓它無法流動。因此,果凍基本上就像灌了水的氣球,只不過它並非靠外層的薄膜把水困住,而是從裡面讓水不能流動。

果凍網格內的水分子是由表面張力拉住的。水會潤濕其他物體,形成水滴和附著在其他東西上,都是表面張力的作用。果凍網格內的表面張力強度剛好,既讓水無法掙脫,又可以晃動,所以果凍才會那麼柔軟又有彈性,有那麼奇特的口感。

果凍幾乎百分之百是水,熔點為35℃,因此一放入口中,明膠網格就會瓦解,讓水迸射而出。果凍是困在固體網格內的液體,這解釋雖然簡單,但契史特勒還不滿意。他想知道果凍內看不見的明膠網格是不是一個整體,也就是網格是不是一個共聚而獨立的內在框架?如果把液體移走了,網格是不是依然存在?

為了回答這個問題,契史特勒做了一系列實驗,並於1931年把結果投給《自然》科學期刊(3211號,卷127,741頁),標題為《共聚擴散氣凝膠與果凍》。他開頭就寫:

「果凍內液體的連續性展現在擴散、脫水及超濾,而且可由其他性質不同的液體替換,清楚表示膠體結構和內部的液體可能是互相獨立的。」

契史特勒開頭這段話的意思是,實驗顯示果凍內的液體是連成一體的,而非分成小塊,而且可以替換成其他液體。他認為這表示果凍內的固體結構可能和液體是互相獨立的。

此外,他用涵蓋範圍更廣的「膠體」一詞取代果凍,表示所有類似膠體的物質都有這個特性,從非常接近固體的物質到非常接近液體的物質都是如此,發膠、雞高湯和凝固中的水泥(網格由硅酸鈣原纖維組成)無一例外。

契史特勒接著指出,目前還沒有人能把膠體內的液體和固體結構分離。「之前有人透過蒸發去除膠體內的液體,但由於膠體縮得太厲害,使得固體結構也大受損害。」換句話說,之前的人想用蒸發去除膠體內的液體,結果內部固體結構直接塌了。契史特勒驕傲地說,他和合作夥伴已經找到了解決之道:

「我和能利德(Charles Learned)先生認為,膠體內的液體可用氣體代換,並且在麥克班(J.W. McBain)教授的慷慨協助及建議下,做了實驗來檢驗我們的假說,結果大獲成功。」

這個做法的高明之處在於保留膠體內的液體,然後用氣體去代換,借由氣體的壓力支撐住固體結構,使它不至於崩塌。不過,契史特勒和能利德首先用液態溶劑(他們用的是酒精)來取代水,因為液態溶劑比較好操控,但壞處是它也會蒸發。不過,契史特勒和能利德找到了解決方法:

「蒸發一定會導致膠體萎縮。但只要把膠體放到高壓釜裡,注入該液體並把溫度提高到液體的臨界溫度之上,壓力維持在蒸汽壓以上,就能阻止液體蒸發,而膠體也不會因為表面毛細力而收縮。」

高壓釜其實就是能加熱的高壓槽。釜內只要壓力夠大,膠體內的液體就算超過沸點也不會蒸發。至於契史特勒提到的毛細力,則來自液體的表面張力。契史特勒認為當液體因蒸發而流失,原本支撐住膠體的毛細力反而會把膠體撕裂。

但只要把膠體的溫度提高到所謂的「臨界溫度」之上,使氣體和液體的密度及結構相同,兩者不再有任何區別,膠體內的液體就會直接變成氣體,而不受蒸發的過程破壞。契史特勒寫道:

「液體超過臨界溫度就會直接變為永久氣體,中途沒有斷續。膠體不會『知道』它裡面的液體已經變成氣體了。」

這個做法實在太天才了。膠體內新形成的氣體受制於釜裡的高壓而無法掙脫,使得膠體內的固體結構得以維持。

「剩下要做的只是讓氣體散逸,留下體積不變的共聚氣凝膠。」

直到這時,契史特勒才讓氣體慢慢散逸,完整保留了膠體內的固體結構,且骨架結構完全不變,從而證實了他的假說。那一刻肯定非常令人滿足。但契史特勒還不肯罷手。膠體的固體結構非常輕盈、脆弱,大部分由空氣組成,其實它就是泡沫。契史特勒心想,若膠體不是由明膠構成,而是更堅固的物質,固體結構或許就會更強韌。於是他選擇了玻璃的主要成分,製造出了以二氧化硅為固體結構的膠體,接著再按先前的程序去除膠體中的液體,製造出了世界上最輕的固體:二氧化硅氣凝膠。那年我在沙漠實驗室裡驚鴻一瞥的東西就是它。

膠體的內部結構

契史特勒仍不滿足,又做了其他的氣凝膠,並列在投稿的論文裡:

「我們已經做出了二氧化硅、氧化鋁、酒石酸鎳、氧化錫、明膠、瓊脂、三氧化鎢、硝化纖維、纖維素和卵白蛋白的氣凝膠,而且這個名單似乎還能無限制擴展下去,沒有做不到的理由。」

契史特勒雖然成功做出二氧化硅氣凝膠,卻還是忍不住做了卵白蛋白(也就是蛋白)氣凝膠。因此,其他人是用蛋白製作蓬鬆的煎蛋卷和烤蛋糕,契史特勒則是另起爐灶,用高壓釜製作蛋白氣凝膠,做出全世界最輕的蛋白霜。

二氧化硅氣凝膠是全世界最輕的固體,99.8%是空氣

二氧化硅氣凝膠的外表非常詭異,放在暗色前(如上圖)會呈藍色,放在淺色前卻幾乎消失不見。它雖然不像玻璃那麼透明,卻比玻璃更隱形、更難看見。光穿透玻璃時會微微偏斜,也就是折射。氣凝膠的物質含量極少,因此光穿透時幾乎不會偏折。同理,氣凝膠的表面幾乎不會反射光線,而且由於密度極低,所以沒有明顯的邊角,實在不算是真正的固體,當然它確實是固體。氣凝膠內的固體結構和泡沫的結構差不多,只有一點非常不同,就是氣凝膠裡所有的孔洞都連在一起。由於孔洞極多,二氧化硅氣凝膠99.8%是空氣,密度只約略大於空氣的三倍,基本上等於沒有重量。

握在手中的藍天

然而,二氧化硅氣凝膠放在暗色前又顯然是藍色,它的成分和玻璃一樣,照理不該有任何顏色。科學家多年來一直百思不得其解,後來終於找到答案,這答案也沒有讓人失望,同樣很怪。

太陽光穿透地球大氣層時會擊中許多分子(主要為氧和氮),並且像彈珠一樣從這些分子身上反彈,這個現象稱為散射。也就是說晴天時往天空看,陽光會在大氣層裡反彈多次才進入我們的眼睛。如果陽光散射均勻,天空看起來就會是白色的,可是不然。因為短波長的光比長波長的光更容易散射,使得天空中藍光比紅光和黃光反彈更多,所以當我們仰望天際,見到的不是白色天空,而是藍天。

這個現象稱為瑞利散射,這個散射的量非常小,必須聚積大量氣體才看得見。因此在天空中可以看見這個現象,而只靠房間裡的空氣則不行。換句話說,一小塊天空不會呈現藍色,整個大氣層才會。不過,當少量空氣被透明物質封住,而這個物質又有數以百億計的微小表面,那麼透明物質內部的瑞利散射量,就足以改變入射光的顏色。二氧化硅氣凝膠的結構正是如此,所以才會呈藍色。手裡拿著一塊氣凝膠,其實就等於握著一大片天空。

氣凝膠泡綿還有其他有趣的性質,其中最神奇的就是隔熱,也就是它能阻絕熱的傳導。氣凝膠的隔熱效果非常驚人,就算底下放一盞煤氣燈,上頭放一朵花,幾分鐘後花朵依然芬芳如故。

二氧化硅氣凝膠保護花朵不被煤氣燈燒焦

雙層玻璃的原理就是在兩片玻璃之間保留空隙,讓熱難以傳導。不妨把玻璃中的原子想像成搖滾演唱會的觀眾,所有人擠在一起舞動身體。音樂越大聲,觀眾跳得越起勁,彼此的碰撞也越頻繁。玻璃內部也是如此:受熱越多,原子振動越劇烈,而物體的溫度其實就是原子振動的幅度大小。不過由於雙層玻璃之間有一道空隙,使得其中一面玻璃的原子振動很難把能量傳導到另一面玻璃去。當然,隔溫是冷熱不分的,雙層玻璃可以用在北極讓建築保持溫暖,也能用在迪拜把炙熱阻絕在建築之外。

雙層玻璃雖然有效,卻仍會損失大量熱能,住在酷熱或嚴寒地區的人只要看一下電費賬單就一定曉得。能改善嗎?呃,我們當然可以使用三層或四層玻璃,只要增加玻璃以阻擋熱傳導即可。但玻璃很厚實,增加玻璃層數會變得笨重,透明程度也會降低。這時就輪到氣凝膠上場了。因為它是發泡材料,等於億萬萬層玻璃和空氣,所以隔熱效果驚人。契史特勒發現氣凝膠有隔熱和許多其他特性,便在投稿的論文結語中寫道:

「上述觀察除了深具科學意義,氣凝膠帶來的新物理性質也很有意思。」

的確很有意思。契史特勒發現了世界上最好的絕熱體。

科學界對他的發現短暫讚賞過一陣子,隨即忘得一乾二淨。20世紀30年代,科學家還有其他事情要做,很難判斷哪些發明會改變世界,哪些會被遺忘。契史特勒發明氣凝膠的1931年,物理學家魯斯卡(Ernst Ruska)做出了全世界第一台電子顯微鏡。契史特勒投稿的那一期《自然》裡,諾貝爾獎得主物理學家小布拉格(William Lawrence Bragg)發表了晶體內電子衍射的文章。這些科學家發明了視像化的觀測工具,讓我們得以瞭解物質和材料的內在結構。這是16世紀光學顯微鏡發明以來,人類再次發明顯微鏡,而新的微觀世界也就此展開。材料科學家立刻開始探索金屬、塑料、陶瓷和細胞的內在構造,從原子和分子層面瞭解這些物質。那是一段令人振奮的時光,材料界突飛猛進,科學家很快就做出了尼龍、鋁合金、硅芯片、玻璃纖維和許多革命性的新材料。氣凝膠就這麼消失在眾聲喧嘩中,被所有人遺忘了。

只有一個人還記得,就是契史特勒本人。他覺得膠體結構的美和隔熱特性實在太特別了,應該,也必然在未來佔有一席之地。雖然二氧化硅氣凝膠跟玻璃一樣脆弱易碎,但以它極輕的重量而言強度相當足夠,顯然有工業價值。於是他申請了專利,授權給一家叫作孟山都集團的化學公司生產,於1948年完成一種粉狀的二氧化硅氣凝膠,命名為山都膠(santogel)。

作為世上最佳的絕熱材料,山都膠似乎前途看好,只可惜生不逢時。20世紀50年代能源價格不斷下滑,也沒有發現全球暖化的問題。氣凝膠造價太高,作為絕熱材料一點也不實惠。

孟山都在絕熱材料市場鎩羽而歸,只好另闢蹊徑,為山都膠在墨水和塗料市場找出路,因為山都膠有散光性,能讓墨水和塗料變暗,創造出霧面效果。最後山都膠總算找到一份不大光彩的差事,就是充當綿羊用防蠅膏的增稠劑和「凝固汽油彈」的膠化劑。但由於20世紀60和70年代還有更廉價的選擇,使得山都膠連這麼一小塊市場都保不住,孟山都決定全面停產山都膠。契史特勒於1975年過世,生前始終無緣見到這種神奇無比的材料出人頭地。

飛向太空的材質

後來氣凝膠東山再起,不是因為找到了商業用途,而是它的特殊性質引來歐洲核子研究中心物理學家的注意。他們當時正在研究所謂的切連科夫輻射,也就是亞原子粒子以超光速穿透物質時發出的輻射。偵測和分析切連科夫輻射可以瞭解粒子性質,並提供科學家一種新穎的方法來辨識粒子的種類。氣凝膠非常適合作為粒子穿透用的物質,因為它可以說是固態的氣體。直到現在,氣凝膠依然是物理學家破解次原子世界謎團的絕佳幫手。氣凝膠一旦成功踏進物理學家的實驗室,有了這些複雜儀器、遠大目標和大筆經費支持,名聲也就再度水漲船高。

20世紀80年代初期,氣凝膠非常昂貴,只有資金充裕的實驗室才用得起。歐洲粒子物理研究中心是其中之一,美國國家航空航天局則緊跟其後。二氧化硅氣凝膠在太空探測上的初試啼聲之作,是隔離儀器不受極高溫的破壞。氣凝膠特別適合這類任務,不僅因為它是世界上最好的絕熱體,還因為它非常輕盈。為了讓宇宙飛船擺脫地球重力進入太空,減輕零件和設備重量非常關鍵。

1997年,氣凝膠首次使用在火星探路者號上,從此便成為宇宙飛船的標準絕熱材料。不過,美國國家航空航天局的科學家一旦發現氣凝膠能耐受太空飛行,就想到它還有另一個用途。

捕捉太空物質

若你在晴朗的晚上仰望夜空,偶爾會見到流星一閃劃過天際。人類很早就知道流星是因高速穿越地球大氣層而受熱爍亮的隕石,這些隕石主要來自彗星、小行星和太陽系45億年前形成時所殘留的太空塵。人類數百年來一直努力辨識這些天體的構成元素,因為這類知識有助於我們理解太陽系如何形成,甚至能解釋地球的化學組成。

分析隕石的組成元素確實能看出一些有意思的線索,問題是這些成分通過地球大氣層時都經過了高溫燃燒。因此美國國家航空航天局的科學家就想:要是能到外太空採集這些物質,再原封不動帶回地球,那不是更好?

這個構想的第一個難題是太空中的物體往往移動迅速,例如太空塵一般速度為每秒5公里,相當於時速1.8萬公里,比子彈還要快得多,採集起來並不簡單。用肉身抵擋子彈時,若子彈的力道超過皮膚的破壞壓力,子彈就會貫穿皮膚;若是穿了高破壞強度材質(如凱芙拉縴維)做成的防彈背心,子彈就會遭壓扁變形。無論如何,上述兩種方法都很危險,不過原則上是可行的,就像「徒手」接板球或棒球一樣。關鍵在於分散球的能量,避免單一點的高壓撞擊。因此,美國國家航空航天局需要找到一個方法或一樣東西,能讓太空塵從時速1.8萬公里減速為0,又不會損及太空塵或太空船。這東西必須密度極低,讓太空塵粒子可以緩緩減速不會受損,但又要在幾厘米的距離內就做到,而且最好是透明的,方便科學家找到射入的太空塵。

如果這世上真有這種東西就已經夠神奇,沒想到美國國家航空航天局還早就用在太空飛行上了。不用說,這東西就是氣凝膠。氣凝膠捕捉太空塵的力學原理其實跟特技演員跳樓一樣。演員墜落在堆成小山的紙箱上,每個紙箱被壓垮時都吸收掉了部分衝力,因此紙箱越多越好。同理,氣凝膠裡的每個「泡泡」遭太空塵粒子撞擊時,都會吸收掉一點點能量,但由於每立方厘米內都有數十億個泡泡,因此氣凝膠足以完好無缺地攔阻住太空塵。

依據氣凝膠的特性,美國國家航空航天局規劃了一整套太空任務,讓宇宙飛船在太空中輕柔地採集太空塵。1999年2月7日,星塵號宇宙飛船發射升空,船上裝載了穿越太陽系所需的裝置,並且設定飛向威德二號彗星。美國國家航空航天局除了希望採集外太空的星際塵埃,也打算搜集彗星釋出的塵埃,以便研究星體和彗星的構成元素。為了完成任務,他們設計了一個很像巨型網球拍的工具,只是絲線之間不是空洞,而是塗滿了氣凝膠。

隨星塵號遠航

2002年夏秋兩季,星塵號宇宙飛船來到遙遠的外太空,方圓數百萬公里之內見不到半顆行星。它打開活門,伸出塗滿氣凝膠的巨型球拍,只不過這場星際網球賽沒有對手,而且要接的球小到要用顯微鏡才看得見。其他恆星殘骸早已消逝無蹤,只剩太陽系的渣滓還在太空中飄浮。但星塵號不能在遙遠的外太空逗留太久,它還得趕去跟剛剛通過太陽系外圍,朝太陽系中心奔去的威德二號彗星碰面。星塵號收起氣凝膠球拍,加速迎向這位每6.5年接近太陽系一次的訪客。

星塵號耗費一年多才抵達會面地點。2004年1月2日,它發現這顆直徑5公里的彗星就在前方,正加速朝太陽逼近。星塵號調整方向飛入彗星後方237公里的慧尾裡,再次打開活門伸出氣凝膠球拍,這回使用反面,開始執行人類首次的彗星塵埃採集任務。

任務完成後,星塵號起程回航,兩年後返抵地球。快到地球時,它改變航向並拋出一個返回艙。膠囊受地球重力牽引以每秒12.9公里的速度穿越大氣層,創下返回地球的最快速度,自己也化成了流星。自由墜落15秒並達熾熱溫度後,膠囊張開減速降落傘減緩下降速度,並於幾分鐘後來到了美國猶他州沙漠上空3公里處。膠囊上的減速降落傘脫落,主降落傘張開。這時地面的回收小組已經差不多知道膠囊會落在何處,於是朝沙漠駛去,預備迎接經歷了7年旅程,來回航行了40億公里的膠囊降落。膠囊於格林尼治標準時間上午10點12分落地,日期是2006年1月25日星期三。

美國國家航空航天局加州帕薩迪納噴射推進實驗室的星塵計劃主持人德克斯布裡(Tom Duxbury)表示:「我們的感覺就像父母親迎接少小離家終於歸來的孩子一樣,而他帶回來的答案將足以解開我們太陽系最深邃的謎團。」

不過,在打開膠囊觀察氣凝膠採集到的樣本之前,科學家自己也不曉得膠囊到底帶回了什麼,又能解開哪些謎團。也許太空塵直接穿過氣凝膠,什麼也沒留下來;也許返回地球的震盪和減速讓氣凝膠解體了,變成無用的細粉;也許星球之間根本沒有太空塵。

其實根本不用擔心。他們把膠囊帶回航空航天局實驗室,打開後發現氣凝膠沒有受損,幾乎完好無缺,僅表面出現一些微小的鑿痕,檢查後證實那些都是太空塵的進入點。面對一顆早在地球誕生之前就已經存在的彗星,氣凝膠完成了其他材料都無法達成的任務:把彗星拋出的塵埃樣本原封不動地帶回地球。

取回膠囊後,航空航天局的科學家花了許多年找出氣凝膠內的塵埃,直至現在仍在進行中。他們尋找的微粒,肉眼看不到,必須靠顯微鏡幫忙,因此才需要這麼多年。由於工程太過龐大,航空航天局甚至開放民眾協助。「在家找星塵」計劃訓練民眾擔任志願者,使用自家計算機觀察數千張氣凝膠樣本顯微影像,尋找太空塵的跡證。

顯微鏡下看到的氣凝膠內的彗星塵埃軌跡(美國國家航空航天局提供)

這項研究目前得到了一些有趣的發現。其中最令人意外的就是,從威德二號彗星上取得的塵埃絕大多數都帶有含鋁熔滴。但熔滴需要1200℃以上的高溫才能形成,而彗星始終在冰冷的太空中飛行,實在很難想像會有這類化合物。由於一般認為彗星是在太陽系誕生之初形成的冰巖,使得熔滴的存在就算不是不可能,也有些令人意外。這似乎顯示彗星形成過程的傳統解釋是錯的,或者我們對於太陽系的形成還有許多不瞭解之處。

星塵號完成任務之後,終於燃料用罄。2011年3月24日,美國國家航空航天局命令星塵號停止通聯,星塵號在距離地球3.12億公里外的太空中做了最後一次回應,表示收到指令,接著便和世人永別了。它目前正在浩瀚無垠的宇宙中航行,成了人造的彗星。

星塵號的任務結束了,氣凝膠的光輝歲月是不是也走到了盡頭?很有可能。雖然氣凝膠是世界上最好的絕熱體,可是價格太貴,而且人類也不曉得是不是真正有心重視環保,願意考慮量產氣凝膠。目前有幾家公司銷售氣凝膠絕熱體,但多半還是供極端環境(如鑽油工程)使用。

或許環境因素會讓能源價格越來越高。一旦能源費用過高,不難想像目前盛行的雙層玻璃或許會由更先進的玻璃材料取代,例如氣凝膠。研發新式氣凝膠的腳步正逐漸加快,目前已經有一些新技術能製造出具有彈性的可彎折氣凝膠,不再像二氧化硅氣凝膠那麼脆弱易碎。這種名為「X氣凝膠」的材料是用化學反應把剛硬的氣凝膠泡沫牆分解,插入聚合物分子當成鉸鏈,以增加氣凝膠的彈性。X氣凝膠可以做成極具彈性的材料,如紡織原料,製作世界上最輕暖的毯子,取代羽毛被和睡袋之類的產品。由於氣凝膠重量極輕,因此很適合製作極端環境使用的戶外服飾和鞋子,甚至能取代運動鞋內的泡綿鞋底,增加鞋底的彈性。此外,最近還有人開發出可導電的碳氣凝膠,以及吸收力超強、可以吸收有毒廢料和氣體的氣凝膠。

因此,氣凝膠或許一時還無法成為我們日常生活的一部分,除非環境變得更加極端與多變。身為材料科學家,雖然我很高興人類已經找到可以適應新環境的材料,以防全球暖化萬一無法逆轉,但我可不希望我的孩子遭遇這樣的未來。

如今有太多材料都能量產,連從前備受崇敬的金和銀也不例外。但我仍舊期望人們能單純因為某個材料的美和意義而欣賞它。大多數人一輩子都沒機會見到氣凝膠,但摸過它的人永遠也忘不了。那是非常獨特的體驗。你把它放在手裡不會感覺到任何重量,它的邊緣非常不明顯,幾乎分不清哪裡是它的邊角、哪裡是空氣。加上那幻影般的藍色,讓人真有抓著一塊天空的錯覺。氣凝膠似乎有種魔力,讓人說什麼也想讓它待在你的生活裡。它就像派對上的神秘賓客,即使你不知道該跟它說些什麼,也想待在它身邊。這種材料值得不一樣的對待,不應該遭遺忘或待在粒子加速器裡。它的存在本身就值得受人青睞。

氣凝膠的誕生純粹出於人的好奇、天才與奇想。在這個強調創意並獎勵創造的時代,還用金、銀、銅製作獎牌實在奇怪。若要用一種材料來代表人類能仰望天空並思考自身存在,能把岩石遍佈的星球化為富饒神奇之地,能探索浩瀚的太陽系卻又不忘自身的柔弱與渺小,如果有一種材料好比藍天,那就是氣凝膠。