11月3日，西安交大材料學院王紅潔教授課題組在自然通訊（nature communications）發(fā)表了題為“堅固且柔韌陶瓷氣凝膠”（Strong yet flexible ceramic aerogel）的研究成果，制備出在壓縮、拉伸和彎曲變形下表現(xiàn)出機械魯棒性和柔韌性，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的隔熱性和熱穩(wěn)定性的層壓SiC-SiO_x納米線氣凝膠。

a制備過程示意圖。b氣凝膠的宏觀形態(tài)。c、d層壓氣凝膠在干燥過程中形成機理的示意圖。氣凝膠的徑向毛細管流動和垂直收縮共同作用，形成層壓氣凝膠。e使用光學顯微鏡觀察乙醇蒸發(fā)過程中的徑向流動。f光學顯微鏡圖像顯示蒸發(fā)過程中納米線的垂直體積收縮和重新取向。

層壓氣凝膠的熱穩(wěn)定性和隔熱性實驗

開發(fā)在壓縮、拉伸和彎曲變形下同時具有強度和柔韌性的絕熱體對于深海和航空航天器的保溫和熱防護具有重要意義。陶瓷氣凝膠是高效、輕質(zhì)、化學穩(wěn)定的隔熱材料，但其脆性和強度低阻礙了其應用。本次研究成果以通過化學氣相沉積自制密度約為5.7mg cm^-3的高壓縮可拉伸SiC-SiO_x納米線氣凝膠紙為原料，受由高強度而柔韌的蠶絲而形成的蠶繭結(jié)構(gòu)啟發(fā)構(gòu)筑模型，將原料用乙醇浸潤并堆疊并干燥，通過簡單的毛細管力誘導自組裝策略獲得了具有分層結(jié)構(gòu)的層壓陶瓷氣凝膠——除了具有吸引力的壓縮性能外，層壓氣凝膠在拉伸應力下還表現(xiàn)出堅固性和靈活性。

合理的結(jié)構(gòu)設計不僅增強了納米線的變形和移動阻力，而且保持了其柔韌性。它還產(chǎn)生各向異性的導熱行為，以減少沿垂直于層壓層的方向的熱通量傳輸。上述這些綜合的機械和熱性能使陶瓷氣凝膠成為一種堅固而靈活的隔熱材料，適用于會發(fā)生壓縮、拉伸、彎曲和屈曲變形的條件。

編譯整理 YUXI