中國粉體網(wǎng)訊  加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員和其他八家研究機構(gòu)的合作者創(chuàng)造了一種非常輕，非常耐用的陶瓷氣凝膠,。這種材料可以用于像絕緣航天器這樣的應(yīng)用,，因為它能夠承受太空任務(wù)所承受的強烈的熱量和劇烈的溫度變化。

自20世紀(jì)90年代以來,，陶瓷氣凝膠一直用于工業(yè)設(shè)備的絕緣,，并被用于對NASA火星漫游者任務(wù)中的科學(xué)設(shè)備進(jìn)行隔離。但是新的版本在暴露于極端高溫和反復(fù)的溫度峰值后更耐久,，而且要輕得多,。它獨特的原子組成和微觀結(jié)構(gòu)也使它具有不同尋常的彈性。

當(dāng)它被加熱時,，材料就會收縮,，而不是像其他陶瓷一樣膨脹。它也與壓縮的方向垂直收縮-想象把一個網(wǎng)球壓在桌子上,，讓球的中心向內(nèi)移動而不是向外擴張-這與大多數(shù)物質(zhì)在壓縮時的反應(yīng)相反,。因此，與目前最先進(jìn)的陶瓷氣凝膠相比,，這種材料的彈性和脆性要小得多：它可以壓縮到原來體積的5%并完全恢復(fù),，而其他現(xiàn)有的氣凝膠只能壓縮到20%左右，然后完全恢復(fù),。

這項研究今天發(fā)表在科學(xué)由加州大學(xué)洛杉磯分�,；瘜W(xué)與生物化學(xué)教授段向峰、加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)與工程教授黃宇和中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)回力領(lǐng)導(dǎo),。該研究的第一位作者是哈爾濱理工大學(xué)加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)化學(xué)博士后向旭,、蘭州大學(xué)張強強,、加州大學(xué)伯克利分校(UC Berkeley)和東南大學(xué)(東南大學(xué))的郝夢龍(Menglong Hao)。

研究小組的其他成員來自加州大學(xué)伯克利分校,、普渡大學(xué),、勞倫斯伯克利國家實驗室、中國湖南大學(xué),、中國蘭州大學(xué)和沙特阿拉伯沙特國王大學(xué),。

盡管氣凝膠的體積超過99%是空氣，但氣凝膠的重量在結(jié)構(gòu)上非常堅固,。它們可以由多種材料制成,，包括陶瓷、碳或金屬氧化物,。與其他絕緣體相比,，陶瓷基氣凝膠在阻擋極端溫度方面更有優(yōu)勢，而且它們具有極低的密度,，并且具有很高的耐火和耐腐蝕性能-所有這些品質(zhì)都能很好地應(yīng)用于可重復(fù)使用的航天器,。

但目前的陶瓷氣凝膠是高度脆性和傾向于斷裂后，反復(fù)暴露在極端的熱和劇烈的溫度波動,，這兩者都是常見的太空旅行,。這種新材料是由薄層氮化硼(一種陶瓷)制成的，原子以六邊形的形式連接在一起,，就像雞絲一樣,。

在加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)領(lǐng)導(dǎo)的研究中，它經(jīng)受住了通常會破壞其他氣凝膠的條件.當(dāng)工程師們在幾秒鐘內(nèi)在零下198攝氏度到900度之間的測試容器中提高和降低溫度時,，它經(jīng)受住了數(shù)百次突如其來的極端溫度的沖擊,。在另一次測試中，它在1400攝氏度下保存了一周后,，失去了不到1%的機械強度,。

普通陶瓷材料通常在加熱時膨脹，冷卻時收縮,。隨著時間的推移,，這些反復(fù)的溫度變化可能導(dǎo)致這些材料斷裂，并最終失效,。新的氣凝膠被設(shè)計成更耐用,，做的正好相反-它收縮而不是在加熱時膨脹。

此外,，氣凝膠垂直壓縮的能力-就像網(wǎng)球一樣-幫助它在反復(fù)快速的溫度變化中存活下來,。(該性質(zhì)稱為負(fù)泊松比。)它也有內(nèi)部“墻”，加強了雙窗格結(jié)構(gòu),，這減少了材料的重量，同時增加了它的絕緣能力,。

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