中國粉體網(wǎng)訊 氣凝膠材料通常是指以納米級顆粒或聚合物分子鏈相互聚集形成納米多孔結(jié)構(gòu)，在納米孔洞中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的三維多孔輕質(zhì)固體材料。氣凝膠材料具備低密度、高比表面積、高孔隙率和孔體積等結(jié)構(gòu)特性，使其具有耐高溫、低熱導(dǎo)率、低折射率和低聲傳播速度等特殊的光、熱、聲、電性能，進而在隔熱保溫、吸附分離、生物醫(yī)用、光電催化、儲能轉(zhuǎn)化、吸聲隔音及高能粒子捕獲等諸多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
陶瓷氣凝膠擁有氣凝膠的優(yōu)點，也同樣具備陶瓷的缺點——固有的脆性和剛性。大多數(shù)現(xiàn)有的陶瓷多孔材料在沒有聚合物或碳基體作為維持物的情況下，在外部機械載荷下通常會出現(xiàn)機械強度下降、結(jié)構(gòu)坍塌和體積收縮。
例如，SiO2氣凝膠孔徑為1～100nm，孔隙率最高可達99.8%，比表面積可達1000m2/g，熱導(dǎo)率相對其他隔熱材料而言也非常低，因此具有優(yōu)異的隔熱和耐熱特性。但是，SiO2氣凝膠的力學(xué)性能較差(如韌性差)，限制了其使用范圍。因此，通過纖維等增強材料增韌SiO2氣凝膠制備氣凝膠復(fù)合材料，不但可以保持氣凝膠優(yōu)良的隔熱性能，還有望改善其柔韌性。因此，繼續(xù)制造出兼具強大的機械性能、耐高溫（1100°C）和良好的隔熱性能的陶瓷氣凝膠材料。
鑒于此，東華大學(xué)俞建勇院士、丁彬教授、斯陽研究員提出了一種簡便的策略來制備具有彈性和穩(wěn)健機械性能以及優(yōu)異隔熱性能的納米纖維-顆粒二元協(xié)同陶瓷氣凝膠。該方法包括交聯(lián)二氧化硅顆粒氣凝膠（SGA）和ZrO2-SiO2納米纖維層以形成層狀多拱形蜂窩3D網(wǎng)絡(luò)。二氧化硅顆粒氣凝膠的納米顆粒互連網(wǎng)絡(luò)解釋了復(fù)合氣凝膠的低導(dǎo)熱性，而多拱形薄片和柔性納米纖維確保了出色的機械性能。所得復(fù)合陶瓷氣凝膠具有輕質(zhì)特性（23mgcm–3）、可恢復(fù)壓縮應(yīng)變高達80%的超彈性、1000次循環(huán)壓縮后塑性變形為1.2%的優(yōu)異抗疲勞性、低導(dǎo)熱性（0.024Wm–1K–1）和良好的高溫超絕緣性能。此外，由于陶瓷材料的耐高溫性和結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性，氣凝膠在超低（-196°C）和超高（1100°C）溫度下保持彈性。這項研究提出的這種用于制造納米纖維-顆粒復(fù)合陶瓷氣凝膠的簡單技術(shù)在實踐中具有巨大的大規(guī)模應(yīng)用潛力。相關(guān)工作以“All-Ceramic and Elastic Aerogels with Nanofibrous-Granular Binary Synergistic Structure for Thermal Superinsulation”為題發(fā)表在國際頂級期刊《ACSNano》上。
參考來源：
[1]高分子科學(xué)前沿
[2]吳曉棟等.氣凝膠材料的研究進展
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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