研究人員已經研發出了一種主要由空氣組成的近乎無重量的材料,它能抵擋并防護在航空航天和工業環境中所經受的某些最極端的溫度。據該報告披露,一種用具有不同尋常的雙負折射率屬性的新型陶瓷氣凝膠展示了卓越的結構穩定性和超級絕緣性,使其成為一種可在條件苛刻環境(如太空艙上的防熱罩)中使用的理想材料。 氣凝膠是一種主要由包含在某固態媒介網絡(如陶瓷、金屬或碳)內的空氣組成的復合材料。陶瓷氣凝膠有著難以置信的輕量,并擁有可在苛刻環境中發揮作用材料所需的高度理想的特性。然而,大多數常規性的陶瓷氣凝膠是脆性的,它們容易在長時間接觸高溫或溫度出現大幅和快速擺動時退化。 據作者披露,這些問題極大地限制了陶瓷氣凝膠作為一種超級絕緣材料的使用。Xiang Xu和同事報告了用薄如原子的六邊形氮化硼(h-BN)片材所設計的一種獨特的陶瓷氣凝膠。通過仔細地設計陶瓷氣凝膠的微觀結構,Xu等人同時實現了負泊松比(這是某材料在被壓縮時向外膨脹傾向的檢測指標)及負熱膨脹系數。 為了評估這些材料的力學和熱學性能,作者進行了一系列的測試,其中包括將該氣凝膠反復加熱至900 ℃并接著將其快速冷卻至-198 ℃,其變化速率達每秒275 ℃。Xu等研究人員還通過在真空中將其與接近1500 ℃的溫度接觸來評估長期溫度應激的作用。據結果披露,在經過嚴格的試驗之后,該氣凝膠基本保持不變,其強度喪失近乎為零。Manish Chhowalla和Deep Jariwala在相關的《視角》中討論了該氣凝膠的潛力。 圖1. 設計與制備過程 圖2. 材料表征 圖3. 力學性能 圖4. 熱學性能 |