有了“海绵陶瓷”再也不用担心陶瓷易碎了
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小陶陶
2018-09-05 德化陶瓷产业创新发展研究院2309
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大家都知道,
陶瓷是一种质地坚硬,耐高温,抗腐蚀的材料
海绵则是能够被轻易改变形状的轻型柔软材料
如果把这两种相反的材质结合在一起,
会发生什么呢?
中国科学家完成了一件许多人都不敢想的创举。
真的将这两种材料有机地结合在了一起,
这便是“海绵陶瓷”了!
话说这“海绵陶瓷”可真不简单呢,
不仅超轻、耐热,其制备过程也快速经济,
据小研了解
该材料可以被轻松揉捏成任意形状,
却还具备传统陶瓷坚固,耐高温,抗腐蚀的优良特性,
可是真了不得呢!
那么小伙伴们就要问了这么神奇的东西是什么?
下面让小研为大家娓娓道来
与传统陶瓷气凝胶的珠链状纳米颗粒结构不同,新材料在纤维冷冻成型技术的作用下,具有独特的纤维状腔壁结构。
海绵陶瓷的制作
首先,这个纳米纤维是如何制作组成海绵的呢?
纳米纤维一般通过静电纺丝或3D激光打印等工艺进行生产,前者不适合于将纳米纤维组建成为三维结构;后者则耗时较多,成本较高。研究团队用廉价高效的气流纺丝技术,通过高速的气流将陶瓷前驱体溶液拉伸为纳米纤维,并用一种多孔收集器将其收集组建成为海绵结构,加热除掉前驱体中的高分子与溶剂,以得到一个由相互缠结的陶瓷纳米纤维组成的海绵。
其次,该材料通过将陶瓷纳米纤维嵌入到海绵中纺织在一起制成,因此非常轻。具体工作原理是,陶瓷溶液从微小的喷丝孔喷射到纺丝箱中,然后喷射出来的丝就会缠绕到一起,就像用糖丝制作棉花糖一样。
所以,最终制备得到的材料可以像棉花糖一样又轻又软。当人们挤压该陶瓷材料时,它可以被压扁然后反弹回近似原始形态,而且不会被损坏。
新材料测试
前面说到该材料的高度变形又可承受高温,
小研带大家看看测试结果吧
为了测试它们的耐热性,研究人员将花瓣放置到不同的材料上,比如铁、氧化铝泡沫以及新型氧化锆陶瓷海绵等。顶部的发热体将其加热至752度,10分钟后,铁、氧化铝泡沫等材料上的花瓣都变得松脆。而氧化锆陶瓷海绵上的花瓣只是变得有点枯萎,并且一小时之后,海绵顶部的温度仅有200度,展现了很好的耐热性能。
运用领域
这么牛逼的材料我们将会有可能运用在什么领域呢?
海绵陶瓷的高耐用性,研究人员希望利用这一优势,将其利用在隔热材料,甚至是对重量、灵活性以及隔热性都有要求的消防服上。此前有人开发了可弯曲的耐热陶瓷,但是它们多类似于薄纸状而不是棉花球状,而且应用范围往往限于电子工业。
陶瓷的耐高温特性,还可以将其用作机体材料,这样一来,在高空高速移动摩擦空气而引发的红外信号特征将被大大降低,让战机隐身效果更上一层楼,目前,中国实验团队发现“海绵陶瓷”可以承受1100摄氏度的高温。
除了耐热性,海绵陶瓷还具有良好的通透性,因此可以用于过滤污水,在光照下除去污染颗粒。当代的水过滤技术中,所用的过滤材料大多是粉末状,并且难以重复利用。而这种新型的陶瓷材料具有光照下仅用15分钟就可以把人工染料分解掉,将清洁后的水挤出陶瓷后,又可以重复利用的优势。
小研认为如果将来研制出能够耐2000度高温的陶瓷,再应用于航空发动机的喷口,那将是革命性的一天,不仅解决了长期以来制约我国发动机发展的材料问题,还将进一步提高战机的隐身性能,中国,请继续加油吧!
责任编辑:苏晓薇