陶瓷氣凝膠由于其低密度和熱導率,化學和熱力學惰性,高孔隙率和大表面積等優(yōu)異特性而被認為是良好的隔熱材料。然而這些陶瓷氣凝膠多為剛性和脆性,在斷裂之前只有輕微的彈性變形,因此提高陶瓷氣凝膠的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性就成為其在隔熱領(lǐng)域進一步發(fā)展應用的主要研究。

近期,哈爾濱工業(yè)大學的Hui Li等人和加州大學洛杉磯分校的黃昱、段鑲鋒合作合成了具備超輕、高力學強度和超級隔熱三大特點的氮化硼(hBNAGs)以及碳化硅(βSiCAGs)陶瓷氣凝膠材料。在這項研究中,設計并合成的陶瓷氣凝膠具有納米雙層玻璃壁的雙曲線結(jié)構(gòu),并且其具有負泊松比(-0.25)和負的線性熱膨脹系數(shù)(-1.8×10-6 /°C)。此種氣凝膠超低密度可達~0.1毫克/立方厘米,超彈性高達95%,在劇烈熱沖擊(275°C /秒)或1400攝氏度的強熱應力下幾乎沒有強度損失,以及其真空中的超低導熱系數(shù)為(~2.4 mW / m·K),空氣中的導熱系數(shù)為(~20 mW / m·K)。因此這種堅固的材料系統(tǒng)非常適用于極端條件下的超熱絕緣,例如在航天器領(lǐng)域中的應用等。

最新Science:超級陶瓷氣凝膠隔熱材料

陶瓷氣凝膠材料的設計與制備過程

首先制造石墨烯氣凝膠當作模板,然后在模板上生長hBN層。最終得到hBN(2D陶瓷)原子薄壁雙曲氣凝膠,其中相互連接的有晶格缺陷的原子級超薄平面形成蜂窩網(wǎng)絡。

該種氣凝膠具有負泊松比(-0.25)和負的線性熱膨脹系數(shù)(-1.8X10-6 per ℃),超高力學性能和超低導熱性,這些特點使之在極端條件下具有良好的應用前景。

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