新型超轻陶瓷材料可耐极高温 有望用于未来航天器隔热

科学日报，北京，2月21日(记者刘霞)——根据物理学家组织网络最近的一份报告，一个国际研究小组已经开发出一种超轻且极其耐用的陶瓷气凝胶。这种新材料能够承受极高的温度和剧烈的温度变化，有望在未来用于航天器的隔热保护。

图片说明:一个陶瓷气凝胶样品栖息在一朵花的雄蕊上。来源:物理学家网络

尽管气凝胶体积的99%以上是空气，但它具有很强的结构。它们可以由多种材料制成，包括陶瓷、碳或金属氧化物等。与其他绝缘体相比，陶瓷气凝胶具有耐高温、超低密度、耐火、耐腐蚀等特点。因此，自20世纪90年代以来，它已被用于工业设备的隔热，并已被用于美国宇航局的火星探测任务。

然而，目前的陶瓷气凝胶非常易碎，并且在反复暴露于极高的温度和剧烈的温度波动之后极易破裂，这在太空旅行中是常见的。

新开发的陶瓷气凝胶是由氮化硼薄层制成的，氮化硼是一种陶瓷材料，其原子连接成六边形网格(类似于金属丝网)。实验测试表明，该材料在1400℃储存一周后，机械强度损失小于1%。此外，当工程师将温度升至900摄氏度，然后在几秒钟内降至零下198摄氏度时，它可以承受数百次如此剧烈的温度波动。

此外，当新材料受热时，它会收缩，而不是像其他陶瓷一样膨胀。因此，与最先进的陶瓷气凝胶相比，它更具柔性和弹性:它可以被压缩到原始体积的5%并完全回收；然而，其他现有的气凝胶只能压缩到20%左右，然后完全回收。

新材料由加州大学洛杉矶分校、伯克利分校、哈尔滨工业大学、兰州大学、东南大学、沙特阿拉伯国王大学等机构联合开发。美国杂志《科学》发表了相关论文。

加州大学洛杉矶分校化学与生物化学教授、研究小组组长段表示，他们开发的新型气凝胶技术也可以用于制造其他超轻材料，“这些材料可以用于航天器、汽车或其他特殊设备的隔热，也可以用于热能储存、催化或过滤。”