超輕耐用的陶瓷氣凝膠 有望用于航天器的隔熱保護
來源：科技日報 2019-02-22 08:57:56
一塊陶瓷氣凝膠樣本“棲息”于一朵花的雄蕊上。圖片來源：物理學家組織網
科技日報北京2月21日電 (記者劉霞)據物理學家組織網近日報道，一個國際科研團隊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等。
盡管其體積的99%以上是空氣，但氣凝膠結構堅固。它們可以由包括陶瓷、碳或金屬氧化物等在內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，且它們具有密度超低、耐火、耐腐蝕性等特點，因此，自20世紀90年代以來，一直應用于工業(yè)設備隔熱，也被用于美國國家航空航天局(NASA)的火星探測器中。不過，目前的陶瓷氣凝膠非常易碎，且在反復暴露于極端高溫和劇烈的溫度波動(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格狀(類似鐵絲網)連接的陶瓷材料。實驗測試表明，這種材料在1400℃高溫下存放一周后機械強度損失不到1%。而且，當工程師在幾秒鐘內將溫度升高到900℃然后降低到零下198℃時，它可以承受數百次這樣的溫度劇烈波動。
此外，新材料被加熱時會收縮，而不是像其他陶瓷一樣膨脹，因而比目前最先進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;而其他現有的氣凝膠只能壓縮到約20%然后完全恢復。
新材料由美國加州大學洛杉磯分校、伯克利分校、中國哈爾濱工業(yè)大學、蘭州大學、東南大學以及沙特國王大學等多家機構共同研發(fā)，相關論文已發(fā)表于美國《科學》雜志上。
研究團隊負責人、加州大學洛杉磯分?；瘜W和生物化學教授段鑲鋒(音譯)說，研制這種新氣凝膠的技術也可用于制造其他超輕質材料，“這些材料可用于航天器、汽車或其他專用設備的隔熱，也可用于熱能儲存、催化或過濾。”
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