Kemisk bundet multi-nanolag aerogel til termisk superisolering
Termiske superisoleringsmaterialer med lav varmeledningsevne er afgørende for termisk isolering og beskyttelse under ekstreme forhold. Disse materialer er især påkrævet inden for områder, herunder udforskning af dybt rum, rumfart, mekanisk og termisk kraftteknik, som kræver enestående isolering og pålidelighed.
Uorganiske aerogeler har udvist mange overlegne egenskaber såsom ultralet vægt, høj deformerbarhed, fremragende brand-/korrosionsbestandighed og lav termisk ledningsevne, hvilket viser lovende i termiske isolatorer.
Imidlertid er uorganiske aerogeler stadig plaget af en afvejning mellem deres mekaniske og termiske egenskaber, hvilket udgør en vigtig vejspærring for yderligere at udforske deres funktionalitet. Selvom forbedring af mekaniske eller termiske egenskaber er blevet grundigt undersøgt i uorganiske aerogeler, er der stadig mangel på effektive synergistiske strategier til at løse denne typiske afvejning.
I en ny forskningsartikel offentliggjort i National Science Review , præsenterer forskere ved Harbin Institute of Technology og Southeast University et kemisk bundet multi-nanolag design og syntese af en grafen/amorf bornitrid aerogel (a-BNGA) for samtidig at forbedre de mekaniske og termiske egenskaber.
I modsætning til tidligere værker er grafenrammerne ensartet aflejret af a-BN nanolag på begge sider, hvilket danner en kemisk bundet multi-nanolagstruktur. Det blev fundet, at de kemisk bundne grænseflader tæt forankrer den ensartede a-BN-jakke på grafenskelettet, som virker via en sene-lignende mekanisme, hvilket sikrer en synergistisk deformation og belastningsoverførsel i rammen.
Derudover kan a-BN nanolag øge den elastiske stivhed af cellevægge, hvilket giver en ønskværdig fordeling af bøjningsmomentet og realiserer en koblet hærdende effekt for at øge den strukturelle modstandsdygtighed.
Den resulterende a-BNGA har en ultralav densitet med ultrahøj fleksibilitet (elastisk trykbelastning op til 99%, elastisk bøjningsbelastning op til 90%) og enestående termisk stabilitet (næsten ingen styrkeforringelse efter skarpe termiske stød). Forskerne demonstrerer den fleksible deformerbarhed ved foldning og udfoldning af en aerogelblomst i menneskehånd.
Navnlig er a-BN nanolaget i aerogel, som overstiger 20% i volumen, mekanisk afgørende, men termisk inaktivt - en ideel tilstand for termiske isoleringsmaterialer. Den faste lednings- og strålingsbidrag, som tilsammen udgør den tilsyneladende varmeledningsevne af materiale i vakuum. Ved at drage fordel af manglen på effektive ledningsbaner ved lav tæthed og den yderligere fononspredning ved grænseflade, kan solid ledning effektivt hæmmes.
Desuden kan grafen bruges som en infrarød absorber for at reducere den strålings termiske transport. Forskerne beviste eksperimentelt denne aerogel med rekordlav termisk ledningsevne i vakuum blandt fritstående faste materialer til dato. Derudover designede de en månebasemodel, der arbejder i højvakuum for at fremvise de termiske superisoleringsevner af aerogel i udenjordisk udforskning.
"Vi opnår en kombination af exceptionelle mekaniske og termiske egenskaber af uorganisk aerogel og definerer et robust materialesystem til termisk superisolering under ekstreme forhold, såsom måne- og Mars-baser, satellitter og rumfartøjer," sagde professor Xiang Xu, "Denne slags materiale og strukturelt design kan også give uorganiske aerogeler muligheder for at give andre unikke funktioner."
Flere oplysninger: Hongxuan Yu et al., Kemisk bundet uorganisk aerogel med flere nanolag med rekordlav termisk ledningsevne i et vakuum, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad129
Leveret af Science China Press
Varme artikler
-
Real-time billeddannelse af cellekomponenter inklusive DNAEn halvkugleformet hypersfære designet hos A*STAR kan fange detaljer i nanometerskala i optiske billeder takket være dens søpindsvin-formede geometri. Kredit:The Royal Society of Chemistry Optiske -
For første gang observerede og kvantificerede fysikere en lille nanopartikel, der krydser lipidmemb…Lipidbeklædte hydrofobe guldnanopartikler krydser membranen. Kredit:URV Nanomaterialer har invaderet de fleste produkter, der bruges i vores daglige liv. De findes overalt:fra kosmetik (cremer, ta -
Team bruger nanopartikler til at forbedre kemoterapiShanta Dhar (i midten), Rakesh Pathak (til højre) og Sean Marrache har udviklet en ny formulering af cisplatin, et almindeligt kemoterapipræparat, som markant øger lægemidlets evne til at målrette og -
Hvordan medicin bogstaveligt talt kommer ind under din hudKredit: J. Am. Chem. Soc . (2018); doi:10.1021/jacs.8b04511 Hvis stoffer skal trænge ind i kroppen smertefrit og effektivt, de kan administreres via hudplaster. Forskere ved Empa og Universitetet
- ALMAs billede af en rød kæmpestjerne giver et overraskende glimt af solens fremtid
- Milliarder af dollars på AIDS-forebyggelse:Virkede noget af det?
- Ny mekanisme til regulering af forsyningen af DNA-byggesten til bedre antibiotika
- Et simpelt skub er ikke nok til at tackle falske nyheder, men disse taktikker kunne hjælpe
- Hvordan arbejder sprinklens olieborerigger?
- Det er ikke kun giftige kemikalier:Radioaktivt affald blev også dumpet ud for Los Angeles kyst, kon…