男子裸手取1200度烤的瓦塊,一點事兒沒有,這是什麼超能力?_風聞
把科学带回家-把科学带回家官方账号-专注于孩子的科普教育58分钟前

撰文 | 蘇澄宇

在一個視頻中,一個男人徒手拿起一塊剛烤的紅彤彤立方體,表情看起來很輕鬆。真的假的?

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首先得説明的是,這個視頻拍攝於肯尼迪航天中心的科普演示,視頻不是假的,也不是什麼魔術。
只是這個人手裏的材料並不普通:LI-900隔熱瓦。它是什麼東西?

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在20世紀70年代初期,NASA開始尋找合適的材料來用於航天飛機的隔熱瓦,以應對重返大氣層時的極端熱環境。該材料需要具備良好的隔熱性能,同時必須非常輕便,以減輕航天器的總重量。

模擬航天飛機在再入大氣層時外部温度升至超過 1500°C 的過程 圖源:Wikipedia
最終,工程師們選擇了二氧化硅 (SiO₂) 作為基礎材料。經過大量實驗,開發出了一種由高純度二氧化硅纖維製成的材料,稱為 LI-900。該材料的纖維直徑非常小,約1-3微米(大約為人類頭髮直徑的1/25),而且94%的體積是空氣,密度為 0.144 g/cm³,它的輕質就像泡沫塑料一樣。

LI-900 材料 圖源:網絡
另外,LI-900 的導熱係數為 0.048-0.068 W/(m·K),這意味着它的隔熱性能非常優越,熱量在其中傳遞非常緩慢。可以把它想象成冬天裏的羽絨服,儘管外面很冷,但內層的温暖很難通過羽絨傳遞到外面,保持温暖。
而它的比熱容為 628 J/(kg·K),這個值表示它能夠吸收大量熱量而温度變化不大。這類似於厚重的鐵鍋加熱後會保持很長時間的温度,LI-900 也可以在加熱後緩慢釋放熱量,從而在短時間內接觸時不會感覺到極高的温度。
這些特點使得它具有極低的熱導率和非常高的隔熱性能。
視頻中,LI-900立方體在1200度工業爐烘烤紅温後,由於它的導熱係數極低,熱量在材料中的傳遞非常緩慢,因此高温主要集中在表面。

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如果你注意看,你會發現這個男子是在取出後靜置了幾秒鐘才去摸的。
靜置幾秒鐘後,LI-900表面的熱量能夠通過自然對流和輻射迅速散發,尤其是在邊緣和角處,這些位置散熱效率最高。這樣即便立方體整體的温度非常高,表面温度也會在短時間內有所降低,減少燙傷的風險。

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而且,你會發現他手持的部位位於立方體邊角。邊角部分之所以特別適合觸碰,是因為邊角相對較小的表面積使熱量容易散發出去,且它與空氣的接觸面較大,散熱速度也快。
這些特性使得LI-900成為航天飛機的理想隔熱材料,能夠在重返地球大氣層時有效隔絕外界的高温,保護航天器不受損壞。
但LI-900並不是沒有缺點。LI-900 瓦片非常輕且多孔,但也因此非常脆弱。它們容易受到外力影響,比如在地面操作中碰撞或者微小的撞擊。這導致瓦片在航天器發射、着陸及處理過程中的損壞頻率較高。由於它們主要由高純度的二氧化硅纖維構成,內部氣孔的設計雖然有效隔熱,但使得瓦片在機械應力下容易破裂和剝落。
2003年,哥倫比亞號在重返大氣層的過程中解體,導致機上7名宇航員全部遇難。災難發生的原因是,在航天飛機發射過程中,外部燃料箱上的一塊泡沫絕緣材料脱落,撞擊了左翼的隔熱瓦,造成瓦片損壞。由於受損,LI-900 瓦片無法有效隔熱,導致航天飛機在重返地球時熱量侵入翼結構,最終使航天器解體。
LI-900是第一代隔熱瓦材料,之後的發展包括LI-2200和FRCI-12等更高密度和強度的材料。例如,FRCI-12瓦片不僅增強了耐熱性,還具有更高的抗衝擊能力,適用於需要更高強度保護的航天器部位。

給一塊隔熱瓦加熱,另一側完全不用擔心被燙 圖源:youtube
AETB-8和AETB-12是經過鋁增強的隔熱材料,比LI-900瓦更輕,隔熱性能也更好,能應對更極端的温度變化,同時在保護性能和機械強度方面有所平衡。


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烈酒中的酒精含量通常在 40% 以上,這種高濃度的酒精會刺激口腔和喉嚨中的黏膜,導致它們脱水,激活神經末梢,產生灼熱感。此外,酒精還會刺激一種叫做 TRPV1 的痛覺受體,這種受體通常在遇到高温或辣椒時被激活,從而產生燒灼的感覺。因此,即使烈酒是冷的,喝下去也可能感到灼燒。
烈酒的揮發性也會加劇這種感受。酒精在口腔和喉嚨温度下迅速蒸發,帶來刺激,讓灼燒感更明顯。烈酒中的其他成分,如雜醇油和各種香味分子,也可能進一步增強這種刺激。


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對於需要高度集中和創造力的任務,輕柔的背景音樂往往是一個不錯的選擇。例如,古典音樂、環境音或無歌詞的鋼琴曲可以幫助人們保持專注,同時減少外界噪音的干擾。莫扎特的音樂,尤其是“莫扎特效應”,被認為可以激發創造力和提高專注力,因為它的旋律結構既豐富又不太複雜,讓人保持放鬆而又不至於分心。
如果工作內容相對單調或者重複性較高,節奏輕快的音樂可以幫助保持心情愉快,防止無聊感的產生。流行音樂或有節奏感的電子音樂常常是不錯的選擇,這些音樂能夠通過輕快的節奏和富有活力的旋律,讓人在簡單任務中保持積極的狀態。
然而,帶有歌詞的音樂在某些情況下可能會分散注意力,尤其是在閲讀、寫作或者進行復雜思考時。因此,建議在需要深度思考的情況下選擇無歌詞的曲目,以減少干擾。此外,自然聲,例如雨聲、鳥鳴或海浪聲等,也被證明可以有效提高專注度和舒緩情緒
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參考資料:
https://www.researchgate.net/figure/The-silicon-oxide-structure-of-Li-900-FM_fig2_267582266
https://www.yhclgy.com/yhclgy/article/html/246271