中國粉體網訊  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構，在納米孔洞中充滿氣態分散介質的三維多孔輕質固體材料。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構特性，使其具有耐高溫、低熱導率、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、生物醫用、光電催化、儲能轉化、吸聲隔音及高能粒子捕獲等諸多領域有著廣闊的應用前景。

陶瓷氣凝膠擁有氣凝膠的優點，也同樣具備陶瓷的缺點——固有的脆性和剛性。大多數現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機械強度下降、結構坍塌和體積收縮。

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，熱導率相對其他隔熱材料而言也非常低，因此具有優異的隔熱和耐熱特性。但是，SiO2氣凝膠的力學性能較差(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合材料，不但可以保持氣凝膠優良的隔熱性能，還有望改善其柔韌性。因此，繼續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健機械性能以及優異隔熱性能的納米纖維-顆粒二元協同陶瓷氣凝膠。該方法包括交聯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網絡。二氧化硅顆粒氣凝膠的納米顆粒互連網絡解釋了復合氣凝膠的低導熱性，而多拱形薄片和柔性納米纖維確保了出色的機械性能。所得復合陶瓷氣凝膠具有輕質特性（23mgcm^–3）、可恢復壓縮應變高達80%的超彈性、1000次循環壓縮后塑性變形為1.2%的優異抗疲勞性、低導熱性（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構熱穩定性，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-顆粒復合陶瓷氣凝膠的簡單技術在實踐中具有巨大的大規模應用潛力。相關工作以“All-Ceramic and Elastic Aerogels with Nanofibrous-Granular Binary Synergistic Structure for Thermal Superinsulation”為題發表在國際頂級期刊《ACSNano》上。

參考來源：

[1]高分子科學前沿

[2]吳曉棟等.氣凝膠材料的研究進展

（中國粉體網編輯整理/山川）

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