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Xu, Zhen2024年最新Advanced Materials论文:陶瓷元气凝胶,具有高达1700°C的热超绝缘,通过反应电纺自交联纳米纤维网络构建

论论资讯 | 2024-06-06 1275热度

Advanced Materials

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Ceramic Meta-Aerogel with Thermal Superinsulation up to 1700 °C Constructed by Self-Crosslinked Nanofibrous Network via Reaction Electrospinning

Xu Zhen; Liu Yiming; Xin Qi; Dai Jin; Yu Jianyong; Cheng Longdi; Liu Yi-Tao; Ding Bin

Published:2024-06-04
DOI:10.1002/adma.202401299

高温下的超绝热材料新突破:自交联纳米纤维网络构建的陶瓷元气凝胶

研究背景

在极端环境下的热绝缘材料需求日益增长,特别是在高温(超过1500°C)环境下,传统陶瓷气凝胶面临绝热能力和热机械稳定性的限制,这可能导致严重的安全事故。目前,这一问题尚未得到有效解决,因此开发一种能在极端高温下保持优异性能的绝热材料显得尤为迫切。

研究内容

本研究通过反应电纺技术,成功开发了一种新型陶瓷元气凝胶,该气凝胶由自交联的纳米纤维网络构成。这种材料在极端条件下展现出卓越的热机械稳定性和超绝热性能。具体而言,该陶瓷元气凝胶的热导率极低,仅为0.027 W m<sup>-1</sup> k<sup>-1</sup>,在1700°C的高温环境下,其冷面温度仅为303°C。此外,经过从液氮温度到1700°C火焰燃烧的巨大温度梯度转换后,该材料仍能承受数千次的剪切、弯曲、压缩及其他复杂形式的机械作用,而不会发生结构崩溃。

研究意义

这项研究的创新之处在于,通过独特的自交联纳米纤维网络结构,解决了传统陶瓷气凝胶在极端高温环境下的稳定性和绝热性能问题。这不仅为极端高温环境下的长期应用提供了可能,也为未来高温绝热材料的设计和开发提供了新的思路。此外,该材料的开发对于提高工业生产的安全性和效率具有重要意义,特别是在航空航天、冶金和化工等领域。 总之,这项研究不仅解决了高温绝热材料的关键技术难题,也为相关领域的技术进步做出了重要贡献。

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