中國粉體網(wǎng)訊  天然材料的機械性能往往隨著密度的降低而急劇惡化，輕質(zhì)多孔材料面臨著強度低,、抗疲勞性能差等瓶頸,。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計構(gòu)建輕質(zhì)高強的力學(xué)超材料，有望改善多孔材料隨密度降低而強度劇烈衰減的現(xiàn)象,。通過優(yōu)化多孔材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計,，將多孔材料的功能作用和機械超材料屬性的力學(xué)增強作用相融合，獲得輕質(zhì)彈性,、耐用的陶瓷基復(fù)合材料并探究其多功能應(yīng)用具有重要研究意義,。

近期，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所董紹明院士團隊研發(fā)了一種具有負泊松比,、高比強度,、超彈性和高抗壓強度的陶瓷基復(fù)合材料。該材料兼具負泊松比及高比強度(E ~ ρ1.3）特性,，并可實現(xiàn)高溫條件下隔熱及電磁屏蔽多功能應(yīng)用,。

前期，團隊利用向心冷凍鑄造技術(shù),，設(shè)計相互垂直的溫度梯度以改變冰晶的生長方向,，最終形成內(nèi)凹向心結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了負泊松比效應(yīng)和優(yōu)異彈性,。該成果以“Tailoring centripetal metamaterial with superelasticity and negative Poisson’s ratio for organic solvents adsorption”為題發(fā)表在Science Advances（DOI: 10.1126/sciadv.abo1014）,。上海硅酸鹽所2019級博士研究生田力為第一作者，董紹明研究員和楊金山研究員為論文通訊作者,。

在此基礎(chǔ)上,，團隊結(jié)合向心冷凍鑄造及化學(xué)氣相沉積技術(shù)，形成內(nèi)凹取向結(jié)構(gòu)和“BN/石墨烯/BN”三明治片層,，獲得具有層次結(jié)構(gòu)的陶瓷基復(fù)合材料,，實現(xiàn)優(yōu)異的抗壓縮性能，具有負泊松比和高比強雙重超材料屬性,。依賴于陶瓷組分的保護作用,，該材料具有高效的隔熱性能，高溫下具有良好的電磁干擾屏蔽性能,。在700℃時,，比屏蔽效率(SSE/t)可達9416 dB·cm2·g-1,。

基于負泊松比效應(yīng)定制層次結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和多功能應(yīng)用的關(guān)鍵。所設(shè)計的分層結(jié)構(gòu)和超材料特性為實現(xiàn)陶瓷基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計提供了一種新的方案,。該成果以“Multifunctional Hierarchical Metamaterial for Thermal Insulation and Electromagnetic Interference Shielding at Elevated Temperatures”為題發(fā)表在ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.3c03332）,。田力為第一作者，董紹明研究員和楊金山研究員為論文通訊作者,。

向心冷凍制備向心石墨烯氣凝膠示意圖

陶瓷基復(fù)合材料的高溫隔熱及高溫電磁屏蔽性能

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

注：圖片非商業(yè)用途,，存在侵權(quán)告知刪除