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哈工大研发新型陶瓷气凝胶 将有望用于航天器隔热

材料学会议网 材料学会议网 165 2019-02-26

日前,哈尔滨工业大学土木工程学院李惠教授课题组徐翔副教授以第一作者身份在国际著名期刊《科学》(Science,2018年影响因子为41.058)上发表了题为《双负陶瓷气凝胶超隔热材料》(Double-negative-index ceramicaerogels for thermal superinsulation)的科研论文,李惠教授和加州大学洛杉矶分校段镶锋教授、黄昱教授三人为共同通讯作者,团队研制出了一种超轻且极其耐用的陶瓷气凝胶,新材料可耐受极端高温并能承受温度的剧烈变化,未来有望用于航天器的隔热保护等。

该研究成果被剑桥大学Manish Chhowalla教授和宾夕法尼亚大学Deep Jariwala教授在同期《科学》上以展望撰文《基于二维陶瓷的双曲三维结构》(Hyperbolic 3D architectures with 2D ceramics)给予高度评述。该研究成果基于5年的石墨烯气凝胶基础研究,并历时2年完成。

哈工大副教授徐翔表示,研究过程并非一帆风顺,研究人员突破了诸多困难。陶瓷气凝胶CVD的制备是研究的关键,为赋予陶瓷气凝胶柔韧性,控制孔壁壁厚,提高陶瓷气凝胶结晶性,并实现结构设计,研究人员历经了近千次的反复实验。此外,陶瓷气凝胶具有的超轻特性,使得商用测量系统无法测试其导热系数。为此,研究团队搭建了专门的测量设备,并进行了可靠性论证工作。


该陶瓷气凝胶为解决陶瓷超轻结构的脆性问题,以及受热析晶问题提供了研究思路,极大地促进了陶瓷气凝胶在隔热、催化、能源、环境治理、航空航天等领域的应用。研发团队表示,该项研究仅仅是一个开始,下一步研究团队将继续研制更柔韧,能适应更高工作温度,具有更低导热系数的陶瓷气凝胶超轻结构,进一步促进陶瓷气凝胶在多领域的广泛应用。


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