浙江大学高分子学系高超教授团队联合西安交通大学刘益伦教授团队,成功制备出一种具有微穹顶结构的高弹“烯陶”气凝胶。该材料耐热能力突破2000摄氏度,在反复挤压下仍能保持轻盈高弹和性能稳定。研究团队采用二维通道受限发泡方法,将气凝胶内部气孔形变为穹顶结构,显著提升了弹性应变能存储能力。这种“烯陶”气凝胶由陶瓷和石墨烯在原子层面杂化而成,在零下268.8摄氏度至2000摄氏度的宽温域内均能保持99%的弹性应变,展现出优异的力学弹性,预示着在航空航天和深层探索等领域拥有广阔的应用前景。
✨ **突破性耐热与高弹性能:** 浙江大学高超教授团队联合西安交通大学刘益伦教授团队,成功研制出一种新型“烯陶”气凝胶,其耐热能力高达2000摄氏度,并在极高温度下仍能保持轻盈、高弹且性能稳定。这种材料在反复挤压下表现出色,展现了卓越的耐久性。
🚀 **微穹顶结构提升弹性:** 研究团队采用创新的二维通道受限发泡方法,将气凝胶内部的气孔结构设计成微穹顶形态。计算机模拟表明,这种结构能够将弹性应变能的存储能力提升至少10倍,赋予气凝胶优异的弹性抗压特性,使其在承受外部冲击时表现更佳。
💎 **“烯陶”材料的原子级杂化:** 所制备的“烯陶”气凝胶由陶瓷和石墨烯两种材料在原子层面进行二维杂化而成。这种独特的结构赋予了材料在宽广温度范围内(从零下268.8摄氏度到2000摄氏度)都保持99%弹性应变的突出性能,实现了常温下的反复压缩和极端环境下的性能稳定。
🌌 **广阔的应用前景展望:** 该研究成果的二维通道受限发泡方法被认为能开启更多未知多孔材料世界的探索。这种新型“烯陶”气凝胶的优异性能,预示着其在未来可能应用于探测器接近太阳、或穿着由其制成的热防护服深入地球内部进行探索等前沿领域,具有巨大的应用潜力。
【成果播报】
科技日报讯 (记者江耘)7月25日,记者从浙江大学获悉,该校高分子学系教授高超团队联合西安交通大学教授刘益伦团队,制备出具有微穹顶结构的高弹“烯陶”气凝胶。其耐热能力突破2000摄氏度大关,在反复挤压下依然保持轻盈高弹、性能稳定。相关成果近日发表于国际期刊《科学》。
气凝胶是一种超轻的固体材料,素有“凝固的烟”之称,90%以上都是蜂窝或拱形微纳米级气孔。
此次研究中,科研团队采用易于操作的二维通道受限发泡方法,将气凝胶内部气孔形状变为穹顶结构,从而更好地抵御外部冲击。计算机仿真模拟显示,微穹顶结构的弹性应变能存储能力至少是传统结构的10倍,使气凝胶展现出弹性抗压特性。
记者了解到,科研团队制备的“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。实验显示,“烯陶”气凝胶在宽温域范围具有突出的力学弹性,不仅常温下能被反复压缩,而且在零下268.8摄氏度至2000摄氏度的环境中仍保持99%弹性应变的优异性能。
“我们相信二维通道受限发泡法会打开许多未知的多孔材料世界,其中有更多优异性能及应用场景等待我们去发现。”高超说,未来,这种新材料或许能让探测器更接近太阳;人们穿上由它制成的热防护服,能够深入地球内部,探索前所未见的奇异景观。