多领域应用 陶瓷气凝胶有望成航空新材料

2019-03-08 来源:中国航空报 发布:高端装备产业研究中心

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  近日,哈尔滨工业大学、兰州大学、美国加州大学洛杉矶分校、加州大学伯克利分校等高校研究人员共同合成出米层状结构的双曲线结构陶瓷气凝胶,该材料可以极大增强传统陶瓷气凝胶材料的各项性能,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,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。

 

  陶瓷气凝胶因其超轻、耐火、耐腐蚀、耐高温等特性,非常适合用作航空航天领域的隔热材料,但其脆性、高温析晶、热震坍缩等问题严重制约了相关研究和应用。此次取得的研究成果基于5年的石墨烯气凝胶基础研究,并历时2年完成。据项目负责人、哈尔滨工业大学副教授徐翔介绍,项目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、耗能行为等研究工作。在此基础上,研究团队采用在石墨烯气凝胶模板原位沉积陶瓷的CVD技术, 并通过加热刻蚀模板的方法,使制备的陶瓷气凝胶不但具有负泊松比特性, 并通过孔壁的“双壁”亚结构,同时实现了陶瓷气凝胶的负热膨胀特性, 从而增强了陶瓷气凝胶的力学及热学等性能。

 

  徐翔表示,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。

 

  研究人员表示,该项研究仅是一个开始,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,以进一步促进陶瓷气凝胶在多领域的广泛应用。