近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)李惠教授和徐翔教授團(tuán)隊(duì)與合作者在陶瓷氣凝膠極端隔熱材料研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以Hypocrystalline ceramic aerogels for thermal insulation at extreme conditions為題，在線發(fā)表在Nature上。

因陶瓷無(wú)定形態(tài)增韌會(huì)引起高溫析晶粉化，力熱一體化增強(qiáng)將降低超隔熱性能，低密度特性降低聲子傳熱卻難以阻隔高溫?zé)彷椛涞龋瑢?dǎo)致傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠超隔熱材料在極端環(huán)境下隔熱性能下降甚至失效。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了三維湍流輔助靜電紡絲工藝，制備出高性能半晶質(zhì)（Hypocrystalline）陶瓷材料及氣凝膠。通過(guò)陶瓷材料巧妙的半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以無(wú)定形結(jié)構(gòu)作為晶界限制晶體結(jié)構(gòu)滑移及晶體結(jié)構(gòu)釘扎無(wú)定形結(jié)構(gòu)高溫蠕變，并激發(fā)材料高階變形模式，實(shí)現(xiàn)了氣凝膠近零泊松比和近零熱膨脹的“雙零”反常規(guī)物理性質(zhì)。制備的陶瓷氣凝膠極端隔熱材料，兼具高彈性（彈性壓縮應(yīng)變95%）、優(yōu)異的拉伸（斷裂應(yīng)變>40%）和彎曲（彎曲應(yīng)變>90%）變形能力，在1萬(wàn)次高頻劇烈熱震（約200 ℃/s）以及長(zhǎng)期高溫（>1000 ℃）有氧暴露下強(qiáng)度損失及體積收縮接近0。同時(shí)，半晶質(zhì)陶瓷包覆碳提高了碳材料高溫抗氧化性能，有效阻隔高溫?zé)彷椛?，?shí)現(xiàn)了“低密度”陶瓷氣凝膠目前最低高溫導(dǎo)熱系數(shù)（20 mg/cm3、1000 ℃下 <100 mW/（m ·K）），極大地提高了輕質(zhì)氣凝膠材料的高溫隔熱性能。

上圖為半晶質(zhì)雙零陶瓷氣凝膠超彈及高溫隔熱性能。