东华大学AFM: 具有出色的可弯曲性和可压缩性的交织蜂窝结构陶瓷纳米纤维气凝胶

雨辰

2020-09-11

陶瓷气凝胶是宇宙飞船，导弹和飞机隔热系统的有吸引力的候选材料。但是，传统陶瓷气凝胶普遍缺乏机械稳定性，这给它们的实际应用带来了重大挑战。迄今为止，制造机械坚固的陶瓷气凝胶还没有取得重大进展。

有鉴于此，东华大学丁彬教授、斯阳研究员和俞建勇院士等人，提出了一种通用策略，通过将具有高长径比的柔性二氧化硅纳米纤维组装成高度连续的相互交织的蜂窝状结构，来制造具有优良的可弯曲性和可压缩性的陶瓷纳米纤维气凝胶。

本文要点

1）结合了冷冻模板技术和高L/d比的柔性二氧化硅纳米纤维，成功地开发了一种简便有效的策略来生产具有优异可弯曲性和可压缩性的陶瓷纳米纤维气凝胶。

2）所得的气凝胶具有改善的结构连续性，增强的机械性能，包括较大的压缩和屈曲应变回复率（85％），温度不变的超弹性（从-196°C到1100°C）和高达10万次循环的抗疲劳耐受性。

3）与机械性能差的传统陶瓷气凝胶不同，合成的ICA具有高度连续的交织孔结构，使其具有高温绝热性能，其低导热系数(0.0223 W m⁻¹ K⁻¹)和出色的高温绝热性能使其成为极端环境下绝热的理想材料。这种高性能陶瓷纳米纤维气凝胶的成功合成有望为其他高机械强度的陶瓷气凝胶的合成提供借鉴。

总之，该工作揭示的弯曲机理可能为通过改善结构连续性来增强纤维气凝胶的机械性能提供有效途径，这对于开发其他机械坚固的陶瓷气凝胶具有重要意义。

参考文献：

Lvye Dou et al. Interweaved Cellular Structured Ceramic Nanofibrous Aerogels with Superior Bendability and Compressibility. Advanced Functional Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adfm.202005928

https://doi.org/10.1002/adfm.202005928