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(yīng)用前景，但傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠的應(yīng)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(yīng)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(xué)材料學(xué)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(shè)計思路。課題組以氮化硅（Si3N4）納米線氣凝膠為基體，采用化學(xué)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(xué)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(yīng)用潛力。
上述成果以《熱解碳調(diào)控陶瓷納米線氣凝膠力學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)
原文鏈接：https://news.xjtu.edu.cn/info/1004/211257.htm
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