超级隔热陶瓷气凝胶可用于航天范畴

日期：2025-03-27 23:05:08 阅读：1次作者: 乐鱼体育在线官网

兰州大学土木工程与力学学院青年教授张强强与哈尔滨工业大学、美国加州大学洛杉矶分校和伯克利分校的学者协作，研制出一种一起具有超轻、高力学强度和超级隔热三大特色的陶瓷气凝胶。使用其规划的超级隔热体系可使用于航天器等范畴。该效果日前在线发表于《科学》。

张强强介绍说，气凝胶结构巩固，可由陶瓷、碳或金属氧化物等许多资料制造成。与其他绝缘体比较，陶瓷气凝胶以其低密度、低热导率和杰出的耐火、耐腐蚀特性，被认为是抱负的隔热资料。自20世纪90年代以来，陶瓷气凝胶一向使用于工业设备隔热，也被用于美国宇航局的火星探测器中。

但是，质脆以及晶化诱导的破坏行为，使陶瓷气凝胶在明显的温度梯度改变或长时间高温露出中表现出严峻的强度退化，乃至决裂的现象。鉴于极点条件下的隔热要求，资料应具有反常优异的稳定性，一起具有强壮的机械和热学稳定性。这成为陶瓷气凝胶在隔热范畴逐渐开展使用的首要妨碍。

此次研究人员使用多标准结构化规划和三维石墨烯气凝胶模板化制备，合成了一起具有强壮的机械和热学稳定性的氮化硼以及碳化硅陶瓷气凝胶资料。这类陶瓷资料由纳米层状双窗格壁组成，全体出现出超低密度的双曲线结构形状。这一特别结构使资料在保持耐热性的一起仍然表现出优异的可变形性和断裂韧性。一起，在剧烈的热振测验以及长时间高温露出过程中，这类资料表现出优异的耐热性，机械强度丢失不到1%。另一方面，从2D纳米片取得的3D分层结构将气凝胶分红细小的单元，使得它们之间的空气对流削减，以此来完成低于空气的超低的热导率。因而，这样一种资料可接受数百次温度在几秒钟内升高到900℃然后降低到－198℃的剧烈动摇。