西安交通大学制备柔而强的陶瓷气凝胶

西安交通大学教授王红洁课题组，基于前期在弹性陶瓷气凝胶变形和隔热机理方面的相关研究，从结构设计的角度，提出并制备了一种由碳化硅基陶瓷纳米线构筑的层状陶瓷气凝胶。相关研究成果近日发表于《自然·通讯》。

陶瓷气凝胶具有轻质、化学稳定和超级隔热等优点，但其应用受到脆性和低强度的限制。为了提高其使用性能，近年来，国内外研究人员相继开发了一系列由柔性陶瓷纳米结构构筑而成的弹性陶瓷气凝胶。这些气凝胶克服了传统陶瓷气凝胶的脆性，实现了压缩回弹，但其强度偏低，导致承载能力不足。提高密度是提高气凝胶强度的有效方法，但密度的提高又会引起材料变形能力和隔热性能的降低。因此，陶瓷气凝胶的强度、变形和隔热性能之间存在着复杂的相互关联。

为解决上述问题，王红洁课题组展开研究，他们提出并制备的层状陶瓷气凝胶既可以提高纳米线在气凝胶变形过程中的变形抗力，又保持了纳米线在变形中的柔性和可变形能力，高强度和高柔性兼得。此外，该气凝胶可以引导热流定向传输，保证良好的隔热性能。

研究人员获得的层状SiC-SiOx纳米线气凝胶，除具有可回复的压缩性能，弹塑性拉伸变形，以及弯曲变形能力外，与其他弹性陶瓷气凝胶相比，其强度和模量增幅最高可达10倍以上，是一种柔而强的陶瓷气凝胶。此外，该气凝胶在较宽的温度范围内还表现出良好的热稳定性，以及较低的热导率。（见习记者严涛）