西安交大在弹性陶瓷气凝胶研究方面取得新进展

陶瓷气凝胶是一种超轻质、高性能隔热材料，在航空航天、深海探测、新能源汽车等领域都有着广阔的应用前景，但传统陶瓷气凝胶的应用常受限于其脆性。为此，研究者们以柔性陶瓷纳米结构为基本单元，构筑了一类弹性陶瓷气凝胶，实现了陶瓷气凝胶在压缩/拉伸等应变下的回弹性，但这些弹性气凝胶但仍存在强度较低、承载能力不足等问题。

针对上述问题，西安交通大学材料学院王红洁教授课题组提出了一种通过增加纳米线间搭接结点，提高纳米线变形抗力，实现气凝胶强化的设计思路。课题组以氮化硅（Si3N4）纳米线气凝胶为基体，采用化学气相沉积（CVD）技术，在气凝胶中的纳米线表面引入热解碳（PyC）层，成功在纳米线间引入了大量的PyC结点，获得了一种Si3N4@PyC纳米线气凝胶（Si3N4@PyC NWA），实现了陶瓷气凝胶强度和压缩回弹性的显著提升，突破了传统陶瓷气凝胶高强度和大回弹不能兼得的限制，为陶瓷气凝胶的强化和力学性能调控提供了新视角。此外，Si3N4@PyC NWA在高达1400℃的高温含氧条件下仍表现出优异的压缩回弹性能，展现了其在高温有氧环境的应用潜力。

上述成果以《热解碳调控陶瓷纳米线气凝胶力学性能实现1400 ℃原位回弹》（Tailoring Mechanical Properties of a Ceramic Nanowire Aerogel with Pyrolytic Carbon for In Situ Resilience at 1400℃）为题，于近日发表于国际权威期刊《美国化学会·纳米》ACS Nano（影响因子：15.625）。