將小盒子抽成真空，能飄起來嗎？

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氫氣球、氦氣球，再輕還是用重量，如果弄個硬質外殼的球形，內部有結構支撐不會被大氣壓壓垮了，抽成真空，不是質量就是0了？大氣浮力抵消殼子重量不就飛起來了？

有無人用這種原理做什麼實用化東西出來？做飛行器不好嗎？

還是有什麼技術難點導致沒法實現？

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下面的資料有用嗎？

浙大造出世界最輕固體材料：壓不彎狗尾巴草
最輕的物質―
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在真空狀態將物質加工為海綿狀，是否可提高強度而又不增加重量？

你們先別忙著嘲諷題主～其實題主問得好啊！

問題的答案顯然是：可行，完全可行，非常可行；唯一的問題是，即便題主預想中強大的能抵禦大氣壓的外殼被開發出來，這個方案在地球上的宏觀應用中也很難有任何經濟上的優勢。

密度差是浮力的驅動力。如果使用氫氣的話，這個密度差是空氣的93%；如果像樓主那樣使用真空的話，這個密度差是空氣的100%。也就是說，如果不考慮其他問題，樓主的方案只能多提供7%的浮力。

與此同時，氫氣球所需的材料不需要硬度，只需要密閉性和抗燃性，比如某些橡膠產品；而樓主的方案則需要高大上的又堅硬又密封又阻燃的外殼材料，以及不得不搞一個真空泵防止熱力學上必然出現的滲漏（這貨同時需要大量的能量驅動）。因此，在材料方面，即便出現了符合題主要求的材料，成本也無疑比氫氣球高出很多。

另外，在安全方面，大型氫氣球如果出現點泄露，只要不著火，那麼只會慢慢下降，因為內外壓差比較小；這種情況下，有充足的時間進行補漏。如果用氦氣球，連燃燒的可能性都沒有。而樓主方案一旦出現空洞，壓差會是整整一個大氣壓，那就是根本停不下來的節奏。

因此，樓主的方案可以歸結為：

原理上可行，經濟上太貴，安全性不靠譜。、

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但是！這並不代表這個想法在任何情況下都不靠譜！

如果是在木星土星太陽這種大氣層以氫為主的星球，樓主的方案可能是唯一的基於浮力的可行方案！（感謝 @ChengJian 同學提醒，熱氣球也是一個選項，所以並非唯一；以及，準備質疑「在到處是氫氣的地方使用熱氣球會不會很危險」的同學請自覺手持初三化學教材面壁思過。）

如果有一天氫氣和氦氣的價格突然暴漲，而所謂密封高硬度材料實現了大規模生產，樓主的方案也將在經濟上合理化~(當然我覺得這個事情不太容易發生……)

最後，如果」飛行器「小到納米尺度，現有材料的強度完全可能滿足要求。這是因為在這個尺度上材料本身的不均勻性和瑕疵/裂縫的影響可以被很好地消除。比如，直徑百納米級的超大的富勒烯分子什麼的完全可以理解為內部是真空而且可以浮起來的的碳制球形盒子嘛~~此時，化學鍵被直接用來對抗大氣壓，簡直so easy。如果需要這種納米尺度的浮力載具，說實話往裡充氣的難度很可能要比真空要高不少呢~

所以還要根據場合，經濟，尺度什麼的分情況討論~嗯~

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我很欣賞樓主的態度，最後問的是「是不是有什麼技術難點」，而不是「這麼簡單那幫腦殘科學家為什麼想不到」

看到這個問題下，很多人說理論上可以，但不經濟，還有人說不存在這樣的材料，不過沒有人對材料本身需要滿足的特性進行計算，用數據說話。
閑話少說，建立一個模型，因為球形是比表面積最小的形狀，所以設一個空心球，其半徑為R，壁厚為d，結構材料的屈服強度為 $sigma _{x}$ ，密度為 $ho _{x}$ ，大氣壓力為 $P_{0}$ ，大氣密度為 $ho _{0}$ ，將這個球抽成真空，若其大氣浮力大於其所受重力，則有凈升力，就能浮起。

沿一個過球心平面做剖面分析，這半個球的質量 $m_{x}$ 為：
$m_{x} =2pi R^{2}d ho _{x}$
排開的空氣質量 $m_{air}$ 為:
$m_{air}=2pi R^{3} ho _{0}/3$
若要有凈升力，則 $m_{x}leq m_{0}$ 得到：
$3 ho_{x}/ ho _{0} le R/d$ 不等式1

再考察靜力平衡，這半個球面所受的大氣壓力與截面的支撐力平衡，設截面上的支撐力壓強為 $P_{x}$ 則
$2pi RdP_{x}=pi R^2P_{0}$
再考慮到材料的屈服極限，有
$P_{x}leq sigma _{x}$
則有
$R/dle 2sigma _{x}/P_{0}$ 不等式2

比較兩個不等式，得到對徑厚比R/d的要求是：
$3 ho_{x}/ ho _{0} le R/dle 2sigma _{x}/P_{0}$
而對結構材料的要求是：
$sigma _{x}/ ho_{x}ge 1.5P_{0}/ ho_{0} =1.5*101325Pa/1.293kg/m^{3} =118kNmkg^-1$
也就是說，只要能找到滿足比強度大於118kNm/kg的材料，就能找到合適的結構參數構造這樣的漂浮圓柱體。
先不考慮比強度極高的碳纖維和玻璃纖維，直接找金屬材料，試試鋁合金（7075 T6）
$sigma _{Al}/ ho_{Al}=503MPa/2800kgm^{-3}=180kNm/kg$
夠用，但要是考慮到大氣壓標量場是個非均勻場，球面本身還有傳遞重力的問題，球面內會產生剪切力，為了保證球形的穩定性，至少要200%以上的安全係數。換鈦合金（Ti-2041）
$sigma _{Ti}/ ho_{Ti}=1530MPa/4500kgm^{-3}=340kNm/kg$
這回差不多夠了，180%的富餘量。

而這時球形的徑厚比
$10440le R/dle 30200$

R/d越大浮力越大 R/d 越小強度越好，按照穩定壓倒一切的思路
取R/d=10500，基本上剛好能浮起來
壁厚0.1mm的話，直徑2.1m；壁厚1mm，直徑21m
製造起來工藝上比較困難，但並非不可能，只是穩定性有限，不能載重，穩定自身形狀已經是極限，打一下可能都會失穩癟掉，可以考慮適當放大直徑並增加內部張力筋增加穩定性。
如果採用比強度遠遠高出鈦合金的碳納米管材料（可高出300~500倍），比例會好看的多，壁厚1mm的球，直徑只需要3m就能浮起來。

另一種可用的模型是空心圓環，可以計算出，在這種情況下對形狀的要求是
$2 ho_{x}/ ho _{0} le R/dle sigma _{x}/P_{0}$
對於材料的要求是：
$sigma _{x}/ ho_{x}ge 2P_{0}/ ho _{0} =2*101325Pa/1.293kg/m^{3} =157kNmkg^-1$
可以看出對材料要求更高了，但是徑厚比範圍卻降低了，可以說結構穩定性相對於球更好，而且可以在徑厚比不變的情況下通過增加圓環直徑的辦法無限增加體積。不過需要更強的材料支持，Ti-2041可能有點勉強，玻璃鋼和碳纖維也許可以。

所以，沒計算就說不存在這種材料的，下次應該算一算再說。答主可能是還不會算，但是能有這個想法是值得鼓勵的，不要隨便嘲諷。

如果盒子內部抽成真空，那麼盒子外表面要承受一個大氣壓那麼大的壓強，會被擠癟的！
所以盒子內部需要設計一些結構，支撐起盒壁
那麼用什麼好呢？
用硬質骨架支撐？可以，但是對骨架強度要求非常高，而且，一旦結構太重就飛不起來了！
那麼換成什麼好呢？
充氣啊！
內外都變成一個大氣壓，盒壁受力不就平衡了嘛！
什麼氣體最輕呢？
氫氣氦氣啊！！

...氣球還你...&>_&<

既然前面已經說了大體積的材料不能做到，嘗試從下而上的製造：
首先假定可以合成足夠大的富勒烯，我們計算一下需要多大才能懸浮。
C-C鍵距離l是140 pm，C的質量m為12.01 au，假定富勒烯近似圓形，其半徑為r，空氣密度ρ = 1.18 kg/m^3，因此 $ho =frac {m}{sqrt{3} rl^2}$ ，解得r =498 nm。
也就是說這需要3×10^7個碳原子組成的富勒烯，現在的技術(應該沒有突破C1000)不可能做到。
這個富勒烯裡面都可以裝一個蛋白質。
如果是碳納米管懸浮，我們可以計算一下需要多粗的碳納米管，一個半徑為r的單層碳納米管足夠長不需要考慮兩端，有 $ho =frac {2 m}{3sqrt{3} rl^2}$ ，解得r = 332 nm。這種半徑的碳納米管可以向內嵌套接近500層碳納米管。
如果其在壓縮空氣中懸浮，我們假定使用的低溫壓縮空氣密度為200 kg/m^3，這個時候富勒烯的r =5.87 nm。碳納米管r = 3.92 nm。差不多是C4300以及正常多層碳納米管的尺度。
如果使用超臨界狀態的空氣（強行氣體），其密度為800 kg/m^3，則只需要C300以及正常單層碳納米管即可做到。

樓主說的可以，一定分子量的富勒烯籠子實際上是可以浮起來的，不過合成起來困難，而且目前還做不到那麼大的富勒烯

1）題主說盒子裡面抽成真空，裡面是空了，不過你的支撐結構不是還是有質量么？
2）質量跟能不能飛起來沒有本質聯繫——關鍵合力的方向是沖哪兒的。如果物體的初始狀態相對地面靜止，浮力-重力，大於零向上飛，小於零飛不起來。
3）如果按照題主的理論，首先不需要抽成真空，只要抽的足夠多就好了。
這類玩意兒是有的，其實就是這個。

其實熱氣球升空的原理就是通過加熱增大空氣體積（或者說減小氣球內部空氣的密度）排出多餘空氣的過程。當排出的空氣足夠多，多到浮力大於整個氣球的重力的時候，熱氣球就飛起來了。跟你說的抽真空其實一樣，只不過你用抽的方式減小飛行器內部空氣的質量，而熱氣球用排的方式減小了飛行器內部空氣的質量。而且顯然熱氣球用的方法要方便的多。

我來走個題啊，很久以前上中學的時候寫過一篇科幻小說，故事背景是製造出一種空泡狀固體材料，密度比空氣還低，放著自己就浮起來了，又具有一定的硬度，然後給做成磚頭，蓋的房子都浮在空中，很輕易就可以做成數千米高樓，而一個個的獨棟小房子為防止飛走還得用鐵鏈給拴在地上，和錨一樣，哈哈。。

1、盒子為什麼在1大氣壓下一定為垮塌？
（如 2mm厚的鈦薄板組成的1000立方米的盒子。質量a=10x10x0.002x金屬密度（4510kg/m3）x6，排開空氣的重量b=1000x空氣密度（1.29kg/m3）。貌似還要增加盒子體積，但又真的可能垮塌）
（改為 12根長10米截面為2mmx2mm的鈦條組成的立方框，外套氣球膜。抽氣後，也不至於完全縮癟吧）
2、既然說真空了，為什麼還能充氫氣、氮氣？

其實，此問題是尋找一種較輕但強度極大的固態材料：
它能組成一個高強度的密封容器，裡面的空氣逐漸抽到接近真空，而容器仍然不縮塌。而它的重量又能小於其容量體積的空氣重量。
目前看來，還沒有出現過這樣的材料。

王大鎚的回答說的是人人皆知的輕氣體充填（是能獲得密度差，但不如（接近）真空的密度差大），顯然不是題主的需要。這種情況下，如果還有贊，要麼是贊者沒理解題主的需求，要麼是腦殘粉，而他的關注者不多啊，為什麼這麼多人都覺得他說的對？難道都沒理解題主的需求？

補充解釋：
這個問題，做法按粗略的分，已經想到的有3種：
1、封閉薄膜充（低密度）氣 ——這個方法大家肯定是知道的
2、低密度高強度的密閉框架，抽真空仍然能不癟、能飛——目前好像沒可行的材料
3、直接就找一個低密度不易鬆散的材料做一個實心球或立方體，它自己就能飛
。。。
題主就是看看大家是否知道有這樣的材料（做法2里）。。。
我個人更希望看看還有沒有更新穎有效的做法

你可以這樣想(；一_一) 噴氣式發動機其實也是一直努力的把內部的氣體排空。所以就飛起來了。你看，其實只需要那麼小的真空就能飛了。是不是很6。

你提到內部支撐了，很好，氫氣、氦氣就是內部支撐。很難再找到性價比(質量強度比)更高的了。

當然可以。但是，一般來說，為了維持內部真空抗拒外界壓強而建造的支撐結構帶來的重量增加，要大於內部充滿比如氫氣來抗拒外界壓強而省掉支撐機構帶來的增加。簡單來說，充氫氣就行了。

另外，只要把盒子做的足夠小，哪怕是實心的，也能飄起來。哈哈

回答一：
可以做橡皮外套，內部以真空密度小於空氣或氫氣的氣凝膠做填充物。然後抽氣機抽氣。

回答二：
浮力歸根結底是壓力差，每平米上的大氣壓力，差不多剛好等於一立方的水對底面一平米的壓力。
可以用這個來簡易測試該材料和外形是不是能抗住大氣壓。取一塊材料，一米長的管道灌滿水，看是否會壓壞

（是不是說，一立方的水蒸發成氣體，即差不多一千個立方氣體塊重疊起來，對地面的壓強和大氣壓差不多~。可能高空的氣體會自動稀薄一點，體積擴得大一點~）

樓主你好, 你說得沒錯, 別理他們的.
小盒子抽成真空就可以飄起來, 沒人用這個原理做飛行器的原因是他們根本不具備思考的能力, 只是一具具沒有思想的行屍.

受你的啟發, 我發明了一種高中墜落自救的辦法. 在掉落到地面前的一瞬間奮力跳起, 可自救.
比如電梯急墜.

還有新一代隱形戰機

還有幾種永動機的設計

(你們這麼看著我幹嘛???? 我早上已經吃過葯了!!)

關鍵是，像氣球一樣輕，但組成的結構卻有足夠的強度抵抗大氣壓力，你上哪裡去找到這樣的材料？

我記得在小時候看的某個科普文章或者是課本里真見過寫有人做過這件事，有人將薄銅球抽成真空體驗空氣浮力，以現代的基礎認知自然可以預測結果：銅球被氣壓壓癟了。後來發現用氫氣更靠譜，再後來飛艇大行其道在。
人類的認知世界的能力也就是這樣一步一跌倒地提升著。

不就真空飛艇嘛……只要有足夠輕足夠硬的材料，的確在理論上是可行的。不硬也行，但要夠韌，內部用輕質骨架撐起也行。
目前的確尚未有這樣的材料。氣凝膠是一種結構類似海綿的材料，內部是有空氣的，抽出空氣也會塌陷。既不能當蒙皮材料，也不能當骨架(填充物其實起的也就是支撐的作用)
相對於氫氣飛艇，真空飛艇的確毫無性價比，但並不是沒有意義。有製成真空飛艇的材料和技術，理論上就可以設計出可形變飛艇。也就是起降用氣囊(真空囊)，平飛收起以減小阻力。用勢能換動能以達到節約能源的飛行方式。
飛艇屬於浮空器的一種，已經被研究很久了。除了材料尚未有，別的都挺完備的。飛行器除了常見的固定翼、直升機、新興的多旋翼以外，還有浮空器、地效應器、旋翼機等等。某些答主在回答前多了解一下，不至於貽笑大方……還有說人在真空中活不了的………這是賣萌吧？？？

樓主的問題乍一看，沒毛病！就是減輕空氣的這部分重量，增加浮力。

但是仔細想想，要做真空(假設真空度90%就算真空)。真的需要一個好的容器，好多人說做成真空會被壓扁，但是我真的想說，變形是會有的，但是不會徹底變扁的。
工業上用的就有，叫真空膜盒用來測量大氣壓力的。
不說了看圖！！！！

學工科的都知道大氣壓力＝上部全部大氣的重量之和。

也就是說海拔越低大氣壓力越大，也就是說我們地球上所有有體積的物體都受浮力，那他們為什麼扶不起來呢？——重力太大了！！！

同樣的，水裡也是一樣的，水越深壓力越大，只是水接觸的那個表面。人在水裡的時候，接近水面的部分壓力小，水裡部分壓力大，所以產生的浮力。

潛水艇，潛的越深壓力越大，就類似於樓主的問題，相比水，潛水艇內的空氣已經相當於空氣中的真空了。

著名的馬德保半球實驗，我記得中學物理書上有這個圖。實驗者的目的是證明空氣不空，但也可以換個角度來想。現在這個球內部的空氣已經被抽空了，只要球足夠輕就能浮起來，下面我們可以算一下要多輕才可以。

由於球是薄壁，我們認為它的體積等於面積乘以厚度，截面積等於周長乘以厚度。

在截面上，球受到的壓力為π×R×R×100k(大氣壓強)
球的截面積為2×π×R×T（厚度）
則壓強為壓力除以截面積， (R/T)×50k

我不知道現在材料技術發展到什麼程度了，假設材料可以承受不超過1GPa的壓強，則R/T 不超過 1G/50K = 20K

球的質量：4×π×R×R×T×8K（假設材料為鋼，近似密度）
排除空氣的質量：（4/3）×π×R×R×R ×1.3（近似空氣密度）
再加上前面得出的R/T = 50K

球的重量大概是排出空氣重量的37%，如果前面假設都成立，則這個方案可行。

其實前面的假設是不成立的，假設這個球半徑為1m，則厚度僅50um，比列印紙還要薄，這麼薄的鋼片在米級別的尺度上早沒剛度了，根本造不出這樣大這樣薄的毫無瑕疵的球。如果尺度更大，問題一樣存在，如果尺度更小，問題也存在。

正方體小盒子的浮力等於小盒子上下兩個面的壓力差減去盒子重力。

（這裡描述有誤，謝謝提醒，盒子收到的浮力是上下面壓力差。盒子能否浮起，是要看壓力差減去重力。）

高中物理你們都沒學？

這個問題改個描述方法你們能不能接受？
「真空的方盒子能不能從水中浮起來？」

外界是空氣還是水，很重要麼？哈

你們為什麼要執著於解決盒子的結構強度問題？
解決物理問題本身就要首先去簡化問題。提問者都沒說盒子的結構，盒子的材料。你們在這裡糾結什麼？
組成盒子的材料為什麼不能假設成沒有厚度，強度足夠，沒有質量的物質？在這樣的基礎上，盒子只要是真空就能漂浮起來。

然後加入一個元素，比如加入質量。盒子是一種質量很小的材料。在一個適當的質量下，盒子可以懸浮，過了這個質量，盒子下沉。。。

再加入其他元素，比如盒子尺寸足夠大，質量足夠小。。。。。

去做工程分析，要學會簡化模型呀！

真空中的球形雞