ACS Nano：一种用于超绝热的具有纳米纤维-颗粒二元协同结构的全陶瓷和弹性气凝胶

Nanoyu

2022-03-17

高性能隔热陶瓷材料具有坚固的机械性能、耐高温性能和优异的隔热性能，是极端条件下热管理系统的理想材料。然而，传统的陶瓷颗粒气凝胶的脆性和刚性仍然限制了其大规模应用，而陶瓷纤维气凝胶往往表现出较高的导热系数。

近日，东华大学丁彬教授，Yang Si提出了一种简便的制备纳米纤维颗粒二元协同陶瓷气凝胶的方法，所制备的气凝胶既具有弹性和坚固的力学性能，又具有优异的隔热性能。

文章要点

1）该方法包括交联二氧化硅颗粒气凝胶（SGAs）和ZrO₂-SiO₂纳米纤维层以形成层状多拱形蜂窝状3D网络。纳米颗粒相互连接的SiO₂气凝胶网络是复合气凝胶具有低导热系数的原因，而多拱形薄片和柔性纳米纤维则确保了其出色的机械性能。

2）得到的复合陶瓷气凝胶具有轻质（23 mg cm⁻³）、超弹性（可恢复压缩应变高达80%）、优异的抗疲劳性（1000次循环压缩后塑性变形为1.2%）和低导热系数（0.024 W m⁻¹ K⁻¹）。此外，由于陶瓷材料的耐高温和结构热稳定性，气凝胶在超低（−196 °C）和超高（1100 °C）温度下都保持了弹性。

本研究提出的制备纳米纤维-颗粒复合陶瓷气凝胶的简单技术具有很大的实际应用潜力。

参考文献

Xinxin Zhang, et al, All-Ceramic and Elastic Aerogels with Nanofibrous-Granular Binary Synergistic Structure for Thermal Superinsulation, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c09668

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09668