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(diǎn)，但其應(yīng)用受到脆性和低強(qiáng)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(shí)現(xiàn)了壓縮回彈，但其強(qiáng)度偏低，導(dǎo)致承載能力不足。提高密度是提高氣凝膠強(qiáng)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(qiáng)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(jī)理方面的相關(guān)研究，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和高柔性；同時(shí)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(qiáng)度和模量增幅最高可達(dá)10倍以上，是一種柔而強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度；f) 可恢復(fù)的彎曲變形及高彎曲強(qiáng)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(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

來源：保溫材料與節(jié)能技術(shù)