中國(guó)航空?qǐng)?bào)訊：近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)伯克利分校等高校研究人員共同合成出米層狀結(jié)構(gòu)的雙曲線結(jié)構(gòu)陶瓷氣凝膠，該材料可以極大增強(qiáng)傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠材料的各項(xiàng)性能，為解決陶瓷超輕結(jié)構(gòu)的脆性問(wèn)題，以及受熱析晶問(wèn)題提供了研究思路，促進(jìn)了陶瓷氣凝膠在隔熱、催化、能源、環(huán)境治理、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。
陶瓷氣凝膠因其超輕、耐火、耐腐蝕、耐高溫等特性，非常適合用作航空航天領(lǐng)域的隔熱材料，但其脆性、高溫析晶、熱震坍縮等問(wèn)題嚴(yán)重制約了相關(guān)研究和應(yīng)用。此次取得的研究成果基于5年的石墨烯氣凝膠基礎(chǔ)研究，并歷時(shí)2年完成。據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、哈爾濱工業(yè)大學(xué)副教授徐翔介紹，項(xiàng)目前期的基礎(chǔ)研究完成了石墨烯氣凝膠的超彈性、負(fù)泊松比、超輕、導(dǎo)電、流體行為、耗能行為等研究工作。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)采用在石墨烯氣凝膠模板原位沉積陶瓷的CVD技術(shù)， 并通過(guò)加熱刻蝕模板的方法，使制備的陶瓷氣凝膠不但具有負(fù)泊松比特性， 并通過(guò)孔壁的“雙壁”亞結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了陶瓷氣凝膠的負(fù)熱膨脹特性， 從而增強(qiáng)了陶瓷氣凝膠的力學(xué)及熱學(xué)等性能。
徐翔表示，陶瓷氣凝膠CVD的制備是研究的關(guān)鍵。為賦予陶瓷氣凝膠柔韌性，控制孔壁壁厚，提高陶瓷氣凝膠結(jié)晶性，并實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究人員歷經(jīng)了近千次的反復(fù)實(shí)驗(yàn)。此外， 陶瓷氣凝膠具有的超輕特性使得商用測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法測(cè)試其導(dǎo)熱系數(shù)，為此， 研究團(tuán)隊(duì)搭建了專門(mén)的測(cè)量設(shè)備，并進(jìn)行了可靠性論證工作。
研究人員表示，該項(xiàng)研究?jī)H是一個(gè)開(kāi)始，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)研制更柔韌、能適應(yīng)更高工作溫度、具有更低導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷氣凝膠超輕結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步促進(jìn)陶瓷氣凝膠在多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
