當需要隔熱材料時,經常使用陶瓷氣凝膠;然而,它們仍然受到熱沖擊下機械穩定性差的困擾。
自然界中發現的螳螂蝦的指狀棒的啟發,其通過定向組裝形成具有優異機械性能的分級、手性和Bouligand(扭曲膠合板)結構,東華大學Bin Ding和Yang Si等提出了一種成分和結構工程策略,以開發具有類似Bouligand結構的手性纖維陣列的高強度、超彈性和抗疲勞陶瓷氣凝膠。
本文要點:
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受益于微/納米級Bouligand陣列的應力耗散、裂紋扭轉和機械增強,這些氣凝膠的拉伸強度(170.38 MPa)比最先進的納米纖維氣凝膠高一至兩個數量級。此外,開發的氣凝膠具有低密度和導熱性,良好的壓縮性能,可從80 %的應變中快速恢復,熱穩定性高達1200°C,使其成為隔熱應用的理想選擇。
(2)
這些結果表明,BcF-CAs是隔熱材料的最佳候選材料,用于要求苛刻的應用,如航空航天、發電和高溫制造工藝。
參考文獻:
Wang, H., Cheng, L., Yu, J. et al. Biomimetic Bouligand chiral fibers array enables strong and superelastic ceramic aerogels. Nat Commun 15, 336 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-023-44657-2
https://doi.org/10.1038/s41467-023-44657-2