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至好消息,超性能复合材料诞生!

技术资料发布时间:2021-11-24

好消息,超性能复合材料诞生!

至好消息,超性能复合材料诞生!

近期,1种新的复合材料诞生,其具有超轻量、超弹性、阻燃性好和可成为各种利用理想选择的其他属性等优点。 上图左边为扫描电子显微镜下视察到的材料微观形态,同时右边表示对其阻燃性的测试。 图片来源:普渡大学

“超性能材料”展现出了新的轻量级,阻燃性能和超弹性等特性,而这些特可以看出性可表示为高强度与导电性及绝热性的相互结合,这就表明了,这类复合材料在未来从建筑行业到航空航天的都也给我们带来的创新利用也很多有着潜伏利用。

该复合材料是由氧化铝陶瓷纳米层与石墨烯组合,其中,石墨烯是1种极薄的碳片。虽然陶瓷和石墨烯都是脆性的,但是新的超性能材料具有蜂窝微结构,该结构可以使新复合材料具有超弹性和保证结构的坚固性。 超材料设计特点鲜明,其具有的图案或元素都是以纳米级或10亿分之1米的尺度设计的,而且意旨于为各种潜伏利用提供新的特性。

石墨烯在暴露于高温下时,通常情况下都会产生降解的现象,但陶瓷具有高耐热性和阻燃性,所以制作飞机的防热罩时,这些性能极可能是有用的。 而这类新的复合材料因其具有轻质,高强度和减震性能,所以可使用其作为柔性电子装备和“大应变传感器”良好的基础材料。普渡大学工业工程学院副教授程嘉诚说:由于这类新的复合材料具有高导电性,而且是绝佳的绝热材料,所以它可以用作阻燃,隔热涂层,和将热量转换成电的传感器装置。他又表示“这类材料比羽毛轻,密度也是非常低,而且它具有非常高的强度重量比。”

其关于新复合材料性能的更详细介绍可以参考于5月29日发表在“Advanced Materials”杂志的研究论文。而本文则是由普渡大学,兰州大7山两水1分田的边城学,哈尔滨工业大学和中国空军研究实验室合作完成的。而且自然研究资料杂志发表了关于这项工作的研究热门。

程教授表示:“目前陶瓷元件的高耐热性和阻燃性等突出特点已在热保护皮、智能传感器、电磁波吸收和防腐蚀涂层等领域中广泛利用。

但是,陶瓷基材料存在着1些根本的研究瓶颈,这些瓶颈禁止它们用作功能或结构元件的普遍利用。

程教授说:“在本文,我们讲述了1种多功能陶瓷 - 石墨烯超材料,其具有显微结构的超弹性和结构坚固性。为实现这特性,我们设计了1个层叠的蜂窝结构,且这类分级蜂窝结构是由基本弹性单元的多层细胞壁组装的。这类超性能材料同时表现出1系列多功能性能,但是这多功能性能来源并没有关于陶瓷和陶瓷 - 基体复合结构的报导。”

复合材料是由夹在陶瓷层之间的石墨烯互连电池制成的。称为气凝胶的石墨烯支架则是利用称为原子层沉积的工艺与陶瓷层之间进行的化学键合。

程教授说:(1)实验前擦拭装备“我们很谨慎的控制石墨烯气凝胶的几何形状,并且然后我们会沉积非常薄的陶瓷层。其中,这类气凝胶的机械性能是多功能的,而且其非常重要的。也正是我们的这项工作,有可能使石墨烯成为功能性更强的材料。”他还表示,这个进程极可能会扩大到大范围的生产制造业。

就目前来看,未来的工作将包括提高材料性能的研究,而这我们也许可以通过改变其晶体结构来完成,其中,为了调理材料性能,我们可以扩大制造和对其微结构进行控制。