中國粉體網(wǎng)訊  高效隔熱材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性是保證其安全應(yīng)用的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)隔熱材料相比，陶瓷氣凝膠的低導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性（如耐火和耐腐蝕性能等）賦予了其明顯的優(yōu)勢。但是，傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠一般由氧化物納米顆粒組成，其脆性和高溫下的結(jié)構(gòu)坍塌限制了其實際應(yīng)用。近年來，以柔而韌的陶瓷納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑陶瓷氣凝膠材料，實現(xiàn)了陶瓷氣凝膠從脆性向彈性的轉(zhuǎn)變。但這類材料一般具有隨機(jī)分布的氣孔結(jié)構(gòu)，通常表現(xiàn)出較低的剛度。同時，與傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠的納米孔結(jié)構(gòu)不同，這種隨機(jī)分布的氣孔不能有效降低熱傳導(dǎo)，從而造成其相對較高的熱導(dǎo)率。

為了解決上述問題，王紅潔教授課題組以SiC納米線為基本構(gòu)筑單元，通過各向異性的多級孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，構(gòu)筑具有各向異性氣孔和多級熱阻結(jié)構(gòu)的SiC@SiO2納米線氣凝膠：一方面利用各向異性的孔結(jié)構(gòu)作為增強(qiáng)肋提高其軸向比模量，另一方面利用多級導(dǎo)熱屏障降低其徑向熱導(dǎo)率，最終獲得軸向比模量高達(dá)24.7 kN·m·kg-1、徑向熱導(dǎo)率僅為0.014 W·m-1K-1的彈性陶瓷氣凝膠，實現(xiàn)了彈性陶瓷氣凝膠力學(xué)性能和隔熱性能的同步提升。

上述成果以“Anisotropic and hierarchical SiC@SiO2nanowire aerogel with exceptional stiffness and stability for thermal superinsulation”為題，于近日在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊Science Advances（影響因子：12.804）。該成果是課題組在彈性陶瓷氣凝膠研究領(lǐng)域取得的多項成果（ACS Nano, 2018, 12, 3103；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 15795; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 45338; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 8555等）之后的又一成果。

論文第一作者為西安交通大學(xué)蘇磊博士，通訊作者為王紅潔教授，西安交大為第一作者單位和通訊作者單位，美國加州大學(xué)歐文分校潘曉晴教授團(tuán)隊也參與了部分研究工作。

該工作得到國家自然科學(xué)基金、陜西省創(chuàng)新能力支持計劃和西安交通大學(xué)創(chuàng)新能力提升計劃等項目的支持。

論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/26/eaay6689

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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