陶瓷氣凝膠具有輕質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定和超級隔熱等優(yōu)點，但其應(yīng)用受到脆性和低強度的限制。為了提高其使用性能，近年來，國內(nèi)外研究人員相繼開發(fā)了一系列由柔性陶瓷納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑而成的彈性陶瓷氣凝膠。該氣凝膠克服了傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠的脆性，實現(xiàn)了壓縮回彈，但其強度偏低，導(dǎo)致承載能力不足。提高密度是提高氣凝膠強度的有效方法，但密度的提高又會引起材料變形能力和隔熱性能的降低。因此，陶瓷氣凝膠的強度、變形和隔熱性能之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)。

為此，西安交通大學(xué)材料學(xué)院王紅潔教授課題組基于前期在彈性陶瓷氣凝膠變形和隔熱機理方面的相關(guān)研究，從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度，提出并制備了一種由碳化硅基陶瓷納米線構(gòu)筑的層狀陶瓷氣凝膠。該設(shè)計既可以提高納米線在氣凝膠變形過程中的變形抗力，又保持了納米線在變形中的柔性和可變形能力，實現(xiàn)高強度和高柔性；同時還可以引導(dǎo)熱流定向傳輸，保證其良好的隔熱性能。所獲得的層狀SiC-SiOx納米線氣凝膠，除具有可回復(fù)的壓縮性能、彈塑性拉伸變形，以及彎曲變形能力外，與其它彈性陶瓷氣凝膠相比，其強度和模量增幅最高可達10倍以上，是一種柔而強的陶瓷氣凝膠。此外，該氣凝膠在較寬的溫度范圍內(nèi)（-196到1200°C以上）還表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性，以及較低的熱導(dǎo)率。

圖1. 柔而強的陶瓷氣凝膠：a) 宏觀形貌；b) 截面層狀結(jié)構(gòu)；c) 層內(nèi)納米線高度交聯(lián)；d) 壓縮回彈性及高承載；e) 彈塑性拉伸變形及高拉強度；f) 可恢復(fù)的彎曲變形及高彎曲強度

該研究成果以“Strong yet Flexible Ceramic Aerogel”為題，已于近日發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）雜志上。西安交通大學(xué)材料學(xué)院蘇磊特聘研究員為論文第一作者，王紅潔教授為論文的通訊作者。西安交通大學(xué)金屬材料強度國家重點實驗室為論文第一通訊單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、西安交通大學(xué)青年拔尖人才計劃等項目的資助。

來源：保溫材料與節(jié)能技術(shù)