En keramisk aerogel lavet med nanokrystaller og indlejret i en matrix til brug i termisk isoleringsapplikationer

Et team af forskere ved Harbin Institute of Technology i Kina, i samarbejde med en kollega i USA, har udviklet en ny slags aerogel til brug i fleksible termiske isoleringsmaterialer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nature , beskriver gruppen, hvordan de lavede deres aerogel, og hvor godt det virkede, når der blev påført ekstrem varme.

Tidligere arbejde har vist, at aerogel fremstillet ved hjælp af keramiske materialer fungerer meget godt som termiske isolatorer - deres meget lave tætheder har meget lav varmeledningsevne. Men sådanne materialer er skøre, hvilket gør dem utilgængelige til brug i fleksible materialeanvendelser, såsom dragter til brandmænd. De har også en tendens til at nedbrydes, når de udsættes for meget høje temperaturer. I denne nye indsats har forskerne udviklet en metode til fremstilling af en keramisk baseret aerogel, der kan bruges i fleksible applikationer og heller ikke nedbrydes, når den udsættes for meget høje temperaturer.

For at skabe deres aerogel tog forskerne en ny tilgang - de skubbede en zirkonium-silicium-precursor ved hjælp af en plastiksprøjte ind i et kammer med turbulent luftstrøm - en elektrospinningsmetode, der producerede et keramisk materiale, der lignede bomuld. De foldede derefter det resulterende materiale ind i et zig-zag-mønster og opvarmede det til 1100° C. Opvarmning af det på en sådan måde ændrede materialets tekstur fra en glasagtig tilstand til en nanokrystal. Undersøgelse af det resulterende materiale ved hjælp af et spektroskop viste, at deres tilgang havde resulteret i skabelsen af ​​et materiale med nanokrystallinske bits indlejret i en amorf zirkonmatrix - en fleksibel aerogel fremstillet ved hjælp af en keramik, der ikke var tilbøjelig til at nedbrydes under høje temperaturer.

Forskerne testede materialet ved at bruge det til at isolere et flybrændstofrør og anvende en butanblæselampe i fem minutter. De fandt ud af, at brugen af ​​en generisk polyimidbarriere gjorde det muligt for temperaturerne i røret at nå 267°C, mens en konventionel aerogel holdt temperaturen på 159°C, og den nye gel holdt den ved kun 33°C. De fandt også ud af, at materialet var fleksibel nok til at tillade brug i fleksible klude, såsom dem der bruges til at fremstille beskyttelsesbeklædning til brandmænd. + Udforsk yderligere

Aerogel integreret træ giver bedre isolering end eksisterende plastbaserede materialer

© 2022 Science X Network