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7种方法制备7种不同的新型陶瓷气凝胶

发布时间: 2022-08-22 03:13:42 来源:8亿彩官网链接 作者:8亿彩手机版下载

  Ø 哈尔滨工业大学李惠教授、徐翔教授和美国加州大学洛杉矶分校段镶锋团队,开发了一种多尺度锯齿状结构的亚晶锆石纳米纤维气凝胶,在高温下具有优异的热机械稳定性和超低的热导率。

  Ø 气凝胶具有接近于零的泊松比(3.3×10−4)和接近于零的热膨胀系数(1.2×10−7 /℃),确保了优异的结构柔韧性和热机械性能。

  Ø 该陶瓷纳米纤维气凝胶在剧烈的热冲击和高工作温度(高达1300°C)后,具有极高的热稳定性,强度退化极低(低于1%)。

  Ø 通过有意将残留的碳物质包覆在亚晶锆石纤维中,大大减少了热辐射传热,并实现了迄今为止陶瓷气凝胶中最低的高温导热系数之一,在1000°C下为104毫瓦/米/开氏度。热机械和热绝缘性能的结合,提供了一个有潜力的材料系统,可在极端条件下的稳固隔热。

  2、《Nat. Commun.》:3D反应静电纺丝直接制备交织卷曲陶瓷纳米纤维气凝胶

  Ø 东华大学丁彬教授和斯阳研究员展示了一种电流体动力学方法,采用3D反应静电纺丝直接制备了具有交织卷曲纳米纤维结构的陶瓷纳米纤维气凝胶。

  Ø 这种3D交织卷曲纳米纤维结构陶瓷气凝胶(ICCAs)具有超轻、柔韧性、拉伸性、压缩性、耐疲劳性和超低导热性等优异性能。

  Ø ICCAs可以在不断裂的情况下从原始形态拉伸到100%的拉伸应变,同时在超过40%的拉伸应变、60%的压缩应变或90%的屈曲应变的大变形下表现出优异的恢复性能,以及100,000次循环的抗疲劳能力。

  Ø 陶瓷纳米纤维气凝胶在-196 ~ 1400℃温度范围内具有优异的热稳定性,在1300℃下煅烧1 h后仍具有可重复拉伸性能。

  Ø 通过该方法制备了长170 cm、宽130 cm、高12 cm的大型纳米纤维气凝胶。本研究对个人防护设备、太空飞行器热防护系统和柔性可穿戴电子设备具有广泛的技术和工程意义。

  Ø 中国科学技术大学张和平教授、程旭东副教授首次提出利用空吸效应诱导(ASEI)策略来制备具有定向层状孔结构的超隔热、超弹性SiC气凝胶(STISA)。

  Ø 本策略利用空吸效应调控反应气体一氧化硅(SiO)的定向流动,随后诱导形成定向层状孔结构。

  Ø 与传统SiC气凝胶制备方法(如模板法)相比, ASEI策略的烧结时间减少了90%以上(从2小时10分钟)。

  Ø 采用ASEI策略得到气凝胶的弹性形变从不足10%提高到60%。定向层状孔结构使得该碳化硅气凝胶展现出优异的隔热性能,其导热系数低至0.019 W m-1 K-1。

  Ø 西安交通大学王红洁教授课题组提出了一种通过直接墨水书写碳纤维基模板和随后SiC纳米线原位生长和自组装来制造具有设计的三维多级次复杂结构的弹性SiC纳米线气凝胶的策略。

  Ø 制备的SiC纳米线气凝胶格子的杨氏模量可以由0.012 MPa调节到5.800 MPa,幅度超过2个数量级。更重要的是,制备的轻质弹性SiC纳米线气凝胶具有较低的导热系数(0.046 W m−1 K−1)。

  Ø 该工作为弹性陶瓷气凝胶的设计和快速制造提供了一种新方法,它可用于柔性热管理器件、轻量化工程结构和其他潜在的应用。

  5、《ACS Nano》:具有纳米纤维-颗粒二元协同结构的全陶瓷弹性气凝胶绝热性能研究

  Ø 东华大学丁彬教授和斯阳研究员设计并制作了片状多孔结构和叶状纤维-颗粒二元网络的陶瓷纳米纤维-颗粒复合气凝胶。所制备的复合气凝胶具有超轻质量、超弹性、可恢复压缩应变高达80%、机械强度大等特点。

  Ø 该复合材料在1000次循环压缩后具有良好的抗疲劳性能,塑性变形为1.2%,在−100 ~ 500℃范围内具有不随温度变化的动态力学稳定性,在−196 ~ 1100℃范围内具有良好的工作温度。

  Ø 纳米二氧化硅颗粒气凝胶组装成叶状并包裹在纤维细胞壁上,具有低导热性(0.024 W m-1 K-1)以及良好的高温超隔热性能。

  Ø 受益于良好的相容性,目前纳米纤维-颗粒复合陶瓷气凝胶的策略为生产用于恶劣环境的隔热和机械坚固的复合多孔材料提供了新方法。

  Ø 航天特种材料及工艺技术研究所张昊团队改进传统溶胶-凝胶法,通过Al2O3纳米棒和SiO2纳米颗粒的可控组装来制备具有分等级大孔和介孔结构的陶瓷纳米棒气凝胶,通过热处理过程,制备出陶瓷纳米棒气凝胶(CNRAs)。

  Ø 作者根据三个标准制备耐高温、高效隔热及高强度CNRAs:(1)作为基本结构单元的Al2O3纳米棒须具有可控的尺寸;(2)Al2O3纳米棒必须组装成具有三维连通多孔结构的宏观体气凝胶;(3)Al2O3纳米棒之间须具有很强的连接,整体形成机械坚固和热稳定性好的骨架网络。

  Ø 大学朱美芳院士和俞昊教授团队通过以柔性、连续性更强的SiO2纳米纤维为结构骨架,SiO2溶胶为增强相,通过冷冻成型方法构筑三维结构网络陶瓷气凝胶。

  Ø 以TEOS/PVA为前驱体溶液,采用静电纺丝技术制备了柔性SiO2纳米纤维,将其与SiO2溶胶在水中均质分散,再通过冷冻干燥,得到了轻质、形状可控的SiO2气凝胶。

  Ø 密度为7.9 mg·cm−3的弹性气凝胶在压缩形变为40%时,强度为8.4 kPa,在100次压缩循环后,发生约10%的塑性变形,表现出较好的压缩回弹性能。

  Ø 当SiO2纳米纤维与溶胶的配比为1:1时,密度为37 mg·cm−3的气凝胶则能够至少承受其自身重量的7500倍负载而不发生显著形变,比模量达到19.5 MPa·cm3·g−1,表现出良好的抵抗变形的能力。