中国粉体网讯 气凝胶材料通常是指以纳米级颗粒或聚合物分子链相互聚集形成纳米多孔结构，在纳米孔洞中充满气态分散介质的三维多孔轻质固体材料。气凝胶材料具备低密度、高比表面积、高孔隙率和孔体积等结构特性，使其具有耐高温、低热导率、低折射率和低声传播速度等特殊的光、热、声、电性能，进而在隔热保温、吸附分离、生物医用、光电催化、储能转化、吸声隔音及高能粒子捕获等诸多领域有着广阔的应用前景。
陶瓷气凝胶拥有气凝胶的优点，也同样具备陶瓷的缺点——固有的脆性和刚性。大多数现有的陶瓷多孔材料在没有聚合物或碳基体作为维持物的情况下，在外部机械载荷下通常会出现机械强度下降、结构坍塌和体积收缩。
例如，SiO2气凝胶孔径为1～100nm，孔隙率最高可达99.8%，比表面积可达1000m2/g，热导率相对其他隔热材料而言也非常低，因此具有优异的隔热和耐热特性。但是，SiO2气凝胶的力学性能较差(如韧性差)，限制了其使用范围。因此，通过纤维等增强材料增韧SiO2气凝胶制备气凝胶复合材料，不但可以保持气凝胶优良的隔热性能，还有望改善其柔韧性。因此，继续制造出兼具强大的机械性能、耐高温（1100°C）和良好的隔热性能的陶瓷气凝胶材料。
鉴于此，东华大学俞建勇院士、丁彬教授、斯阳研究员提出了一种简便的策略来制备具有弹性和稳健机械性能以及优异隔热性能的纳米纤维-颗粒二元协同陶瓷气凝胶。该方法包括交联二氧化硅颗粒气凝胶（SGA）和ZrO2-SiO2纳米纤维层以形成层状多拱形蜂窝3D网络。二氧化硅颗粒气凝胶的纳米颗粒互连网络解释了复合气凝胶的低导热性，而多拱形薄片和柔性纳米纤维确保了出色的机械性能。所得复合陶瓷气凝胶具有轻质特性（23mgcm–3）、可恢复压缩应变高达80%的超弹性、1000次循环压缩后塑性变形为1.2%的优异抗疲劳性、低导热性（0.024Wm–1K–1）和良好的高温超绝缘性能。此外，由于陶瓷材料的耐高温性和结构热稳定性，气凝胶在超低（-196°C）和超高（1100°C）温度下保持弹性。这项研究提出的这种用于制造纳米纤维-颗粒复合陶瓷气凝胶的简单技术在实践中具有巨大的大规模应用潜力。相关工作以“All-Ceramic and Elastic Aerogels with Nanofibrous-Granular Binary Synergistic Structure for Thermal Superinsulation”为题发表在国际顶级期刊《ACSNano》上。
参考来源：
[1]高分子科学前沿
[2]吴晓栋等.气凝胶材料的研究进展
（中国粉体网编辑整理/山川）
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