2019年2月15日，哈工大土木工程學院李惠（Hui Li）教授和加州大學洛杉磯分校的黃昱、段鑲鋒（共同通訊作者）在Science上在線發(fā)表了題為“Double-negative-indexceramic aerogels for thermal superinsulation”的文章。

    論文第一作者：

    徐翔（Xiang Xu），加州大學洛杉磯分校和哈工大土木學院。

    張強強（Qiangqiang Zhang），蘭州大學（哈工大博士）。

    Menglong Hao，伯克利加州大學和東南大學。

    【引言】

    陶瓷氣凝膠以其低密度、低熱導率和良好的耐火、耐腐蝕特性而被認為是理想的隔熱材料。然而，質(zhì)脆以及晶化誘導的粉碎行為使得陶瓷氣凝膠常常在顯著的溫度梯度變化或者長期的高溫暴露中表現(xiàn)出嚴重的強度退化甚至結構崩塌的現(xiàn)象。鑒于極端條件下的隔熱要求相應的材料具備異常優(yōu)異的穩(wěn)定性，因此同時具備強大的機械和熱學穩(wěn)定性就成為陶瓷氣凝膠在隔熱領域進一步發(fā)展應用的主要障礙。

    【成果】

    哈工大李惠教授和加州大學洛杉磯分校的黃昱、段鑲鋒（共同通訊作者）報道了一種具有雙曲結構的三維hBN陶瓷氣凝膠，同時具有負的熱膨脹系數(shù)和負的泊松比，具備超輕、高力學強度和超級隔熱三大特點。

    研究團隊利用三維石墨烯氣凝膠模板設計合成了同時具有強大的機械和熱學穩(wěn)定性的氮化硼（hBNAGs）以及碳化硅（βSiCAGs）陶瓷氣凝膠材料。

    這類陶瓷材料由納米層狀雙窗格壁組成，整體呈現(xiàn)出超低密度的雙曲線構造形態(tài)。而這一特殊結構賦予材料負泊松比（-0.25）以及負線性熱膨脹系數(shù)（-1.8x10-6/℃），致使材料維持熱穩(wěn)定性的同時依然能表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性和斷裂韌性。在劇烈的熱休克（大約275℃/s）以及長期高溫暴露過程中，這類材料表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及幾乎為零的強度損失。同時此種氣凝膠還表現(xiàn)出超低的熱導率（在真空中約為2.4 mW/m·K，在空氣中約為20 mW/m·K），因此研究人員認為基于上述新型陶瓷氣凝膠可以設計理想的超級隔熱系統(tǒng)并在航天器等領域有所應用。

    2019年2月15日，相關成果以題為“Double-negative-indexceramic aerogels for thermal superinsulation”的文章在線發(fā)表在Science上。

    Double-negative-index ceramic aerogels for thermal superinsulation

    （Science，2019， DOI：10.1126/science.aav7304）

圖1. 設計與制備過程

圖2. 材料表征

    文獻鏈接：

    http://science.sciencemag.org/content/363/6428/723

    徐翔，1985年生，哈工大土木工程學院副教授。

    2010-2014年，哈工大土木工程學院防災減災工程及其防護工程，博士（導師：李惠教授）。

    2012-2013年，美國加州大學圣地亞哥分校結構與材料工程系，CSC聯(lián)合培養(yǎng)博士。

    2015-2017年，哈工大航天學院復合材料研究所，博士后（李宜彬課題組）。

    2015-2016年，美國哥倫比亞大學地球與環(huán)境系，博士后。

    2016-2018年，美國加州大學洛杉磯分校化學與生物系，博士后。

    張強強，蘭州大學土木工程與力學學院西部災害與環(huán)境力學教育部重點實驗室副教授。哈工大2012級工程力學博士，2016年進入蘭州大學工作。

    2015年報道，李惠教授課題組成功研制出了一種新型智能石墨烯氣凝膠材料，該材料為已報道的目前世界上最輕的磁彈性體材料，相關研究成果發(fā)表于國際期刊《美國化學會納米》，徐翔為第一作者。

    2016年報道，由哈工大李惠教授指導的2012級博士研究生張強強以第一作者身份在國際著名期刊《先進材料》上發(fā)表題為“雙曲形貌3D石墨烯超材料負泊松比和超材料研究”的科研論文，在國際上首次研究了三維石墨烯材料中存在的負泊松比效應和超彈性特征。李惠教授和徐翔為共同通訊作者。

    同年，李惠教授課題組張強強、紐約州立大學布法羅分校Chi Zhou博士和堪薩斯州立大學Dong Lin博士等人，在納米技術雜志《Small》上報告以石墨烯為原料利用3D打印技術制造石墨烯氣凝膠，使得制備這種世界上最輕的材料變的容易許多。

    來源：

    http://www.nanoer.net/showinfo-32-7573.html

    http://www.sohu.com/a/294916212_472924?sec=wd

    論文作者圖片：

    http://www.sohu.com/a/159199786_407284

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責任編輯：殷鵬飛

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