超輕陶瓷氣凝膠可耐受極端溫度 承受溫度的劇烈變化

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)研制出了一種超輕且極其耐用的陶瓷氣凝膠，新材料可耐受極端高溫并能承受溫度的劇烈變化，未來有望用于航天器的隔熱保護(hù)等。

盡管其體積的99%以上是空氣，但氣凝膠結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。它們可以由包括陶瓷、碳或金屬氧化物等在內(nèi)的許多類型的材料制成。與其他絕緣體相比，陶瓷氣凝膠在耐受極高溫方面具有優(yōu)勢(shì)，且它們具有密度超低、耐火、耐腐蝕性等特點(diǎn)，因此，自20世紀(jì)90年代以來，一直應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備隔熱，也被用于美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的火星探測(cè)器中。不過，目前的陶瓷氣凝膠非常易碎，且在反復(fù)暴露于極端高溫和劇烈的溫度波動(dòng)(這在太空旅行中很常見)之后極易破裂。

新研發(fā)的陶瓷氣凝膠由氮化硼薄層制成，是一種原子以六邊形網(wǎng)格狀(類似鐵絲網(wǎng))連接的陶瓷材料。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，這種材料在1400℃高溫下存放一周后機(jī)械強(qiáng)度損失不到1%。而且，當(dāng)工程師在幾秒鐘內(nèi)將溫度升高到900℃然后降低到零下198℃時(shí)，它可以承受數(shù)百次這樣的溫度劇烈波動(dòng)。

此外，新材料被加熱時(shí)會(huì)收縮，而不是像其他陶瓷一樣膨脹，因而比目前最先進(jìn)的陶瓷氣凝膠更柔韌，更具彈性：它可以被壓縮到原始體積的5%并完全恢復(fù);而其他現(xiàn)有的氣凝膠只能壓縮到約20%然后完全恢復(fù)。

新材料由美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校、伯克利分校、中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)、東南大學(xué)以及沙特國(guó)王大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)共同研發(fā)，相關(guān)論文已發(fā)表于美國(guó)《科學(xué)》雜志上。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)和生物化學(xué)教授段鑲鋒(音譯)說，研制這種新氣凝膠的技術(shù)也可用于制造其他超輕質(zhì)材料，“這些材料可用于航天器、汽車或其他專用設(shè)備的隔熱，也可用于熱能儲(chǔ)存、催化或過濾。”