当需要隔热材料时,经常使用陶瓷气凝胶;然而,它们仍然受到热冲击下机械稳定性差的困扰。
自然界中发现的螳螂虾的指状棒的启发,其通过定向组装形成具有优异机械性能的分级、手性和Bouligand(扭曲胶合板)结构,东华大学Bin Ding和Yang Si等提出了一种成分和结构工程策略,以开发具有类似Bouligand结构的手性纤维阵列的高强度、超弹性和抗疲劳陶瓷气凝胶。
本文要点:
(1)
受益于微/纳米级Bouligand阵列的应力耗散、裂纹扭转和机械增强,这些气凝胶的拉伸强度(170.38 MPa)比最先进的纳米纤维气凝胶高一至两个数量级。此外,开发的气凝胶具有低密度和导热性,良好的压缩性能,可从80 %的应变中快速恢复,热稳定性高达1200°C,使其成为隔热应用的理想选择。
(2)
这些结果表明,BcF-CAs是隔热材料的最佳候选材料,用于要求苛刻的应用,如航空航天、发电和高温制造工艺。
参考文献:
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