陶瓷氣凝膠由于其低密度和熱導(dǎo)率，化學(xué)和熱力學(xué)惰性，高孔隙率和大表面積等優(yōu)異特性而被認(rèn)為是良好的隔熱材料。然而這些陶瓷氣凝膠多為剛性和脆性，在斷裂之前只有輕微的彈性變形，因此提高陶瓷氣凝膠的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性就成為其在隔熱領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用的主要研究。

近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Hui Li等人和加州大學(xué)洛杉磯分校的黃昱、段鑲鋒合作合成了具備超輕、高力學(xué)強度和超級隔熱三大特點的氮化硼（hBNAGs）以及碳化硅（βSiCAGs）陶瓷氣凝膠材料。在這項研究中，設(shè)計并合成的陶瓷氣凝膠具有納米雙層玻璃壁的雙曲線結(jié)構(gòu)，并且其具有負(fù)泊松比（-0.25）和負(fù)的線性熱膨脹系數(shù)（-1.8×10-6 /°C）。此種氣凝膠超低密度可達(dá)~0.1毫克/立方厘米，超彈性高達(dá)95％，在劇烈熱沖擊（275°C /秒）或1400攝氏度的強熱應(yīng)力下幾乎沒有強度損失，以及其真空中的超低導(dǎo)熱系數(shù)為（~2.4 mW / m·K），空氣中的導(dǎo)熱系數(shù)為（~20 mW / m·K）。因此這種堅固的材料系統(tǒng)非常適用于極端條件下的超熱絕緣，例如在航天器領(lǐng)域中的應(yīng)用等。

第一作者：Xiang Xu, Qiangqiang Zhang, Menglong Hao,

通訊作者：段鑲鋒、黃昱、Hui Li

通訊單位：加州大學(xué)洛杉磯分校、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、

首先制造石墨烯氣凝膠當(dāng)作模板，然后在模板上生長hBN層。最終得到hBN（2D陶瓷）原子薄壁雙曲氣凝膠，其中相互連接的有晶格缺陷的原子級超薄平面形成蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

圖2 hBNAGs材料表征

圖3 hBNAGs力學(xué)性能

圖4 hBNAGs的熱學(xué)性能

該種氣凝膠具有負(fù)泊松比（-0.25）和負(fù)的線性熱膨脹系數(shù)（-1.8X10-6 per ℃），超高力學(xué)性能和超低導(dǎo)熱性，這些特點使之在極端條件下具有良好的應(yīng)用前景。