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中国研究人员开发出隔热防火的协同气凝胶材料 可应用于极端环境
盖世汽车讯 据外媒报道，中国科学院合肥物质科学研究院的研究团队开发出协同气凝胶材料，具有耐高温、机械强度和隔热性能。该研究发表在期刊《ACS应用材料与界面（ACS Applied Materials & Interfaces）》上。
（图片来源：pubs.acs.org）
无机SiO2气凝胶是一种由二氧化硅纳米颗粒自组装而成的多孔固体材料，由于其丰富的颗粒孔隙中充满空气，具有体积密度低、孔隙率高和导热系数低的特点，因此被视为热导率最低的固体材料，且已成为高端热控领域最关键的隔热材料之一。然而，无机SiO2气凝胶存在结构脆性、较低耐温（≤700°C）等问题，限制了其在极端环境下的应用。
在这项研究中，研究人员在一维SiO2纤维中引入少量的ZrO2结晶相，从而明显提高了其耐温性。他们还在SiO2纤维之间创建了多个熔合节点，以提高压缩强度和断裂韧性。由此制备的气凝胶热导率低至0.092 W/m·K，弹性应变大于80%，抗压强度为389 kPa。它还可以在零下196°C到零上1300°C的宽温度范围内保持稳定性和弹性。
该团队还探讨了二维无机气凝胶（通过将纳米片组装成多孔固体结构而形成）。研究人员使用蒙脱石纳米片和羟基磷灰石纳米线，构建出具有优异隔热和阻燃性能的二维气凝胶。在标准试验中，该材料表现出80 MPa的压缩模量。
此外，该团队还研究了生物质气凝胶作为环保型建筑保温材料的用途。研究人员开发出新的交联方法以改善这些气凝胶的阻燃性和机械性能。值得一提的是，他们开发的生物质海藻酸钠气凝胶可以承受超过其自身2600倍的重量，并具有优异的阻燃性和烟雾自熄性。
该研究不仅攻克了平衡气凝胶耐高温性能与强度的难题，而且提供了新材料以在极端条件下实现高效隔热、防火和机械稳定性。
