陶瓷气凝胶以其低密度、低热导率和良好的耐火、耐腐蚀特性而被认为是理想的隔热材料。然而,质脆以及晶化诱导的粉碎行为使得陶瓷气凝胶常常在显著的温度梯度变化或者长期的高温暴露中表现出严重的强度退化甚至结构崩塌的现象。鉴于极端条件下的隔热要求相应的材料具备异常优异的稳定性,因此同时具备强大的机械和热学稳定性就成为陶瓷气凝胶在隔热领域进一步发展应用的主要障碍。
哈工大李惠教授和加州大学洛杉矶分校的黄昱教授、段镶锋教授(共同通讯作者)报道了一种具有双曲结构的三维hBN陶瓷气凝胶,同时具有负的热膨胀系数和负的泊松比,具备超轻、高力学强度和超级隔热三大特点。相关研究结果近日发表于《科学》杂志。
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。该论文第一作者、哈尔滨工业大学土木工程学院副教授徐翔介绍,前期的基础研究完成了石墨烯气凝胶的超弹性、负泊松比、超轻、导电、流体行为、耗能行为等研究。
研究团队利用三维石墨烯气凝胶模板设计合成了同时具有强大的机械和热学稳定性的氮化硼(hBNAGs)以及碳化硅(βSiCAGs)陶瓷气凝胶材料。