浙大研制耐2000℃弹性气凝胶
近日,浙江大学高分子科学与工程学系研究团队成功研制出一种新型弹性气凝胶材料。该材料在高达2000℃的极端高温条件下仍能维持结构完整性,并展现出出色的弹性恢复能力,为热防护技术在严苛环境中的应用提供了全新可能。
气凝胶是目前已知最轻的固体之一,因其独特的纳米多孔结构而具备极佳的隔热性能。然而,传统气凝胶普遍存在质地脆、高温下易碎等问题,限制了其实际应用。针对这一瓶颈,研究团队创新性地提出一种名为“氧化石墨烯基二维通道受限发泡法”的制备工艺,从根本上改变了气凝胶内部孔隙的形态。
与传统气凝胶中棱角分明的孔隙不同,新方法获得的材料具有微米级穹顶状曲面孔隙结构,赋予其前所未有的柔韧性和稳定性。这种被命名为“烯陶”的新型气凝胶,在原子尺度上实现了陶瓷与石墨烯的二维杂化:一半为陶瓷组分,提供耐高温特性;另一半为石墨烯结构,赋予其弹性与韧性。
测试表明,烯陶气凝胶不仅在常温下可承受反复压缩而不失效,更令人瞩目的是其在极端温度环境下的表现——从接近绝对零度的4.2K(-268.8℃)到高达2273K(2000℃)的温域范围内,仍能保持99%的弹性应变能力,几乎不受热胀冷缩影响。
这一突破性进展意味着该材料有望应用于极端热环境下的工程防护领域,例如使航天器探测器更靠近太阳进行观测,或用于研发可抵御地核附近高温的热防护装备。凭借其卓越的隔热与弹性双重性能,烯陶气凝胶如同高温环境中的“护花使者”,有效隔绝热冲击,守护核心部件安全。