用于極端環(huán)境下的熱防護(hù)材料——仿貝殼納米復(fù)合氣凝膠

來源|Advanced Materials

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背景介紹

極端環(huán)境（如深空和深海）對(duì)氣凝膠材料的熱防護(hù)性能提出了更高要求：一方面，氣凝膠需兼具超低熱導(dǎo)率（

< 20 mW m-1K-1）和優(yōu)異力學(xué)性能（高剛性、高柔性、超彈性等）；另一方面，需突破低成本和易規(guī)?；臍饽z制備技術(shù)，也讓原本艱巨的任務(wù)變得更加困難。

02

成果掠影

近日，東華大學(xué)朱美芳院士團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了“多孔磚和纖維”結(jié)構(gòu)的仿貝殼納米復(fù)合氣凝膠（SCQs），通過在層狀纖維素納米纖維凝膠網(wǎng)絡(luò)中原位生長(zhǎng)介孔無機(jī)礦物來實(shí)現(xiàn)?；诳缇S度、跨尺度的結(jié)構(gòu)適配工作原理，該有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合SCQs在環(huán)境壓力干燥過程中具有快速結(jié)構(gòu)回復(fù)能力，為氣凝膠材料的低成本規(guī)?；苽涞於ɑA(chǔ)。制備得到的納米復(fù)合氣凝膠具有優(yōu)異的抗壓性能，可以承受成人的壓力而不變形，即使在更大的應(yīng)力下（1.6噸汽車碾壓），依然能夠恢復(fù)其原始形狀，同時(shí)具有優(yōu)異的彎曲柔性以適應(yīng)各種防護(hù)表面；另一方面，該氣凝膠具有優(yōu)異的絕熱性能，熱導(dǎo)率值低至17.4 mW m-1K-1，遠(yuǎn)低于理想的絕熱體-靜止的空氣，與目前航天用隔熱材料-多層隔熱氈相比，不僅具有更優(yōu)異的耐熱性能，而且在一個(gè)大氣壓或稀薄氣壓環(huán)境均具有更優(yōu)異的隔熱性能。多方面綜合優(yōu)勢(shì)使這一氣凝膠材料在航空航天、國(guó)防軍工以及智能電子熱防護(hù)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果以“Nacre-Mimetic Nanocomposite Aerogels with Exceptional Mechanical Performance for Thermal Superinsulation at Extreme Conditions”為題，發(fā)表于《Advanced Materials》。

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圖文導(dǎo)讀

圖1納米復(fù)合氣凝膠設(shè)計(jì)原則

圖2納米復(fù)合氣凝膠仿貝殼結(jié)構(gòu)

圖3納米復(fù)合氣凝膠抗壓性能

圖4 納米復(fù)合氣凝膠的恒溫力學(xué)性能

圖5納米復(fù)合氣凝膠高絕熱性能

圖6納米復(fù)合氣凝膠作為多層隔熱氈（MLIs）的替代方案

END

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