浙江大学高分子科学与工程学系团队近期在新型材料领域取得重大突破,成功研发出一种能在2000℃极端高温下保持结构稳定并具备优异弹性的气凝胶材料。该材料采用氧化石墨烯基二维通道受限发泡法构筑,形成了微米级的穹顶曲面孔隙结构,克服了传统气凝胶脆性大的缺点。这种名为“烯陶”的气凝胶,一半陶瓷一半石墨烯,在-268.8℃至2000℃的宽温域内均能保持99%的弹性应变。这项创新为极端环境下的热防护技术提供了新思路,有望应用于深空探测和高温作业防护服等领域。
🔬 **突破传统脆性,实现极端高温下的高弹性**:传统气凝胶因其纳米多孔结构而具备出色的隔热性能,但普遍存在脆性大、高温易碎裂的缺点。浙大团队通过氧化石墨烯基二维通道受限发泡法,成功制备出具有微米级穹顶曲面孔隙结构的“烯陶”气凝胶,这种结构赋予了材料卓越的弹性和韧性,使其在极端温度下仍能保持结构完整和优异的弹性恢复能力。
💎 **“烯陶”材料的独特构成与宽温域性能**:“烯陶”气凝胶是一种在原子层面实现陶瓷与石墨烯二维杂化的新型材料。这种特殊的混合结构使其兼具陶瓷的耐高温特性和石墨烯的柔韧性。实验数据显示,该材料在-268.8℃(4.2K)的极低温度到2000℃(2273K)的超高温范围内,均能保持高达99%的弹性应变,展现出极宽的温度适应性和优异的力学性能。
🚀 **广阔的应用前景,解锁极端环境新可能**:这项新型弹性气凝胶材料的研发,为解决极端环境下的热防护难题提供了革命性的解决方案。其优异的耐高温和高弹性特点,使其在航空航天领域具有巨大潜力,例如用于制造能够承受太阳炙烤的探测器外壳;同时,它也可用于开发高性能的热防护服,使人类能够更安全地探索地心等极端环境,是名副其实的“护花使者”,能够隔绝高温的炙烤。
近日,浙江大学高分子学系团队宣布研发出新型弹性气凝胶材料。该材料能在2000℃的极端高温环境下保持结构稳定,同时具备优异的弹性恢复性能,这一突破为极端环境下的热防护技术开辟了新路径。
据了解,气凝胶作为已知最轻的固体材料之一,因纳米多孔结构而具有超强隔热性能,但传统气凝胶存在脆性大、高温下易碎裂的短板。
浙大团队采用了一种全新的气凝胶构筑方法——氧化石墨烯基二维通道受限发泡法。
传统气凝胶中的孔隙结构大多是有棱有角的,而这种构筑方法得到的气凝胶孔隙却是微米级的穹顶曲面。

微穹顶结构气凝胶的制备
该团队创造的“烯陶”气凝胶一半是陶瓷、一半是石墨烯,是两者在原子层面的二维杂化。
它不像普通陶瓷那样易碎,而是柔软Q弹;实验显示,烯陶气凝胶在宽温域范围具有突出的力学弹性。
它不仅常温下能被反复压缩,而且在4.2K(-268.8℃)深冷至2273K(2000℃)超高温环境中仍保持99%弹性应变的优异性能。
这种材料意义重大,有望让探测器更接近太阳,甚至制成的热防护服,深入地球内部。

烯陶气凝胶作为“护花使者”,隔绝高温炙烤