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超轻陶瓷气凝胶可以承受极端温度

超轻陶瓷气凝胶可以承受极端温度 预计将用于未来的航天器绝缘

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一块陶瓷气凝胶样品在花的雄蕊上“习性”。图像来源:物理组织网络

科技日报,北京,2月21日(记者刘霞)根据物理学家组织网络最近的一份报告,一个国际研究团队开发出一种超轻且极耐用的陶瓷气凝胶,可以承受极高的热量,并能承受温度急剧变化,预计将来可用于航天器的隔热保护。

虽然其体积的99%以上是空气,但气凝胶结构很强。它们可以由许多类型的材料制成,包括陶瓷,碳或金属氧化物。与其他绝缘子相比,陶瓷气凝胶具有极高的耐高温性,并且具有超低密度,耐火性和耐腐蚀性。因此,自20世纪90年代以来,它们已被用于工业设备绝缘。它也被用于美国国家航空航天局(NASA)火星探测器。然而,目前的陶瓷气凝胶非常易碎并且在反复暴露于极端高温和严重的温度波动之后非常容易开裂,这在太空旅行中是常见的。

新开发的陶瓷气凝胶由一层薄薄的氮化硼制成,是一种陶瓷材料,其中原子连接成六边形网格(如金属丝网)。实验测试表明,该材料在1400℃下储存一周后损失的机械强度小于1%。此外,当工程师在几秒钟内将温度升至900°C然后降至零下198°C时,它可以承受数百次这样的温度波动。

此外,新材料在加热时会收缩,而不是像其他陶瓷一样膨胀,并且比目前最先进的陶瓷气凝胶更灵活,更灵活:它可以压缩到原始体积的5%并完全回收;其他现有的气凝胶只能压缩至约20%,然后完全回收。

新材料由加州大学,洛杉矶分校,伯克利分校,哈尔滨工业大学,兰州大学,东南大学和沙特阿拉伯国王大学共同开发。相关论文已在美国《科学》杂志上发表。

加州大学洛杉矶分校研究组组长兼化学与生物化学教授段承峰表示,新的气凝胶技术也可用于生产其他超轻材料。 “这些材料可用于航天器和汽车。”其他特殊设备的绝缘或储热,催化或过滤。“

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