該研究成果基于5年的石墨烯氣凝膠基礎(chǔ)研究，并歷時2年完成。該論文第一作者、哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院副教授徐翔向《中國科學(xué)報》介紹，前期的基礎(chǔ)研究完成了石墨烯氣凝膠的超彈性、負泊松比、超輕、導(dǎo)電、流體行為、耗能行為等研究。
于是，研究團隊在負泊松比增強石墨烯氣凝膠變形特性的研究基礎(chǔ)上，采用在石墨烯氣凝膠模板原位沉積陶瓷的CVD技術(shù)，并通過加熱刻蝕模板的方法，使得制備所得的陶瓷氣凝膠不但獲得了負泊松比特性，并通過孔壁的“雙壁”亞結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)了陶瓷氣凝膠的負熱膨脹特性，從而極大增強了陶瓷氣凝膠的力學(xué)及熱學(xué)等性能。
據(jù)了解，與聚合物和環(huán)氧樹脂不同，陶瓷材料不易熔化、分解或軟化；與諸如有機物的其他物質(zhì)相比，其化學(xué)鍵不因熱和紫外輻射而斷裂，且具有良好的導(dǎo)熱性。此外，陶瓷不會在深層空間的極端真空中排出氣體，具有優(yōu)良的電氣隔離特性，即使在長久高溫下也有長壽命，是優(yōu)質(zhì)的航空航天材料之選。
該論文通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分?；瘜W(xué)系教授段鑲鋒告訴《中國科學(xué)報》，該陶瓷氣凝膠為解決陶瓷超輕結(jié)構(gòu)的脆性問題，以及受熱析晶問題提供了研究思路，極大地促進了陶瓷氣凝膠在隔熱、催化、能源、環(huán)境治理、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用。
段鑲鋒表示，該項研究僅僅是一個開始，下一步研究團隊將繼續(xù)研制更柔韌，能適應(yīng)更高工作溫度，具有更低導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷氣凝膠超輕結(jié)構(gòu)，進一步促進陶瓷氣凝膠在多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
