眾所周知，傳統(tǒng)的陶瓷是脆性材料，其中的裂紋傾向于快速傳播，甚至有輕微的變形導(dǎo)致災(zāi)難性的破壞。但在納米尺度上的陶瓷是不同的。布朗大學(xué)高的分子實驗室與中國清華大學(xué)Hui Wu和Xiaoyan Li實驗室的研究人員合作使用廉價和可擴展的方法將陶瓷納米纖維纏結(jié)成海綿以實現(xiàn)其大量使用。這項工作是的合作發(fā)表在科學(xué)進步雜志上。

    在納米尺度的材料，裂縫和缺陷變得如此之小，以致激活它們需要更多能量并使其傳播。納米尺度纖維還促進變形機制，像蠕變其中原子可以沿著晶界擴散，使材料變形而不破裂。陶瓷納米纖維制成的材料具有潛在的可變形和柔韌性，同時保持陶瓷在高溫應(yīng)用中的耐熱性，但這種材料不容易制造。

    研究人員使用了一種由清華實驗室吳先生開發(fā)的叫做溶液吹紡的方法。該過程使用空氣壓力通過微小的注射器孔驅(qū)動含有陶瓷材料的液體溶液。當(dāng)液體噴出時，它迅速凝固成納米級的纖維，這些纖維被收集在紡絲籠中。然后將所收集的材料加熱消除溶劑材料，留下大量的看起來像棉球的纏結(jié)的陶瓷納米纖維。研究人員使用這種方法來制造由各種不同類型的陶瓷制成的海綿，并表明材料具有一些顯著的性能。該方法在制造納米纖維比靜電紡絲的效果好，比3D激光打印要便宜快捷。

    研究還表明，海綿的耐熱性及其變形性使得它們作為柔性的絕緣材料具有潛在的重要用途。實驗中，研究人員將花瓣放在由二氧化鈦（普通陶瓷材料）納米纖維制成的7mm厚的海綿上，將其底部加熱至400℃，10min后上部的花朵幾乎沒有枯萎。而在相同條件下放置在其它類型的多孔陶瓷材料上面的花瓣被燒成脆。另一個潛在的用途可能在凈化水且可以重復(fù)使用。除此之外，研究人員還在考慮到陶瓷海綿的其它應(yīng)用。