陶瓷氣凝膠是一種超輕質(zhì)、高性能隔熱材料，在航空航天、深海探測、新能源汽車等領(lǐng)域都有著廣闊的應用前景，但傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠的應用常受限于其脆性。為此，研究者們以柔性陶瓷納米結(jié)構(gòu)為基本單元，構(gòu)筑了一類彈性陶瓷氣凝膠，實現(xiàn)了陶瓷氣凝膠在壓縮/拉伸等應變下的回彈性，但這些彈性氣凝膠但仍存在強度較低、承載能力不足等問題。
針對上述問題，西安交通大學材料學院王紅潔教授課題組提出了一種通過增加納米線間搭接結(jié)點，提高納米線變形抗力，實現(xiàn)氣凝膠強化的設計思路。課題組以氮化硅（Si3N4）納米線氣凝膠為基體，采用化學氣相沉積（CVD）技術(shù)，在氣凝膠中的納米線表面引入熱解碳（PyC）層，成功在納米線間引入了大量的PyC結(jié)點，獲得了一種Si3N4@PyC納米線氣凝膠（Si3N4@PyC NWA），實現(xiàn)了陶瓷氣凝膠強度和壓縮回彈性的顯著提升，突破了傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠高強度和大回彈不能兼得的限制，為陶瓷氣凝膠的強化和力學性能調(diào)控提供了新視角。此外，Si3N4@PyC NWA在高達1400℃的高溫含氧條件下仍表現(xiàn)出優(yōu)異的壓縮回彈性能，展現(xiàn)了其在高溫有氧環(huán)境的應用潛力。
上述成果以《熱解碳調(diào)控陶瓷納米線氣凝膠力學性能實現(xiàn)1400 ℃原位回彈》（Tailoring Mechanical Properties of a Ceramic Nanowire Aerogel with Pyrolytic Carbon for In Situ Resilience at 1400℃）為題，于近日發(fā)表于國際權(quán)威期刊《美國化學會·納米》ACS Nano（影響因子：15.625）。碩士生倪昊天為論文第一作者，王紅潔教授為論文通訊作者，西安交大為唯一作者單位和通訊作者單位。
該工作得到了國家自然科學基金的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c03816
來源：西安交通大學
原文鏈接：https://news.xjtu.edu.cn/info/1004/211257.htm
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