科學家用納米技術研製出陶瓷「海綿」

2020-12-25 科技大兔子

陶瓷通常又硬又脆,跟海綿完全扯不上關係。美國和中國科學家最近合作,利用納米纖維製造出一種陶瓷「海綿」,它可壓縮變形,並且能耐高溫、隔熱性好,有著廣泛的潛在用途。 美國布朗大學日前發布的新聞公報說,這一成果是由布朗大學與中國清華大學合作取得的,可望低成本、大規模生產納米陶瓷「海綿」,用於製造新型隔熱材料、淨水材料等。相關論文發表在美國《科學》雜誌的子刊《科學進展》上。

普通陶瓷上的裂紋會迅速擴大,輕微變形就可能使整塊陶瓷破碎。但在納米尺度上,材料特性會發生巨大變化,以陶瓷納米纖維製成的物品可以很柔韌。不過,目前製造納米纖維的主要方法要麼不適用於陶瓷,要麼成本高昂而且費時間。

研究小組採用了一種被稱為「溶液噴射紡絲」的技術,利用氣體壓力使包含陶瓷材料的溶液從極細的針孔中噴出,凝固成納米尺度的絲線。把這些絲線收集起來加熱,去除溶劑材料,剩下的就是繞成一團的陶瓷纖維,外觀看上去像棉球。

研究人員用多種不同類型的陶瓷材料成功製成「海綿」,試驗發現它們的可壓縮性很好,能耐800攝氏度高溫,而且高度隔熱。把花瓣放在7毫米厚的氧化鋯陶瓷海綿上,下面以400攝氏度加熱10分鐘,花瓣仍完好無損,而用普通陶瓷材料隔熱,花瓣早就燒焦了。

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