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一種具有中空孔壁結(jié)構(gòu)的氮化硼(hBN)新型隔熱氣凝膠
信息來(lái)源:本站 | 發(fā)布日期: 2019-03-27 13:43:42 | 瀏覽量:935409
日前,東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院青年教師郝夢(mèng)龍團(tuán)隊(duì)與美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校等單位合作研制出了一種具有中空孔壁結(jié)構(gòu)的氮化硼(hBN)新型隔熱氣凝膠,該研究成果在Science發(fā)表。 據(jù)悉,氣凝膠因其超低熱導(dǎo)率,是目前市場(chǎng)上極具前景的新一代隔熱材料。然而目前市場(chǎng)上…
據(jù)悉,氣凝膠因其超低熱導(dǎo)率,是目前市場(chǎng)上極具前景的新一代隔熱材料。然而目前市場(chǎng)上的氣凝膠面對(duì)航空航天等極端環(huán)境下的應(yīng)用尚有諸多性能上的不足,如二氧化硅氣凝膠的密度較大,會(huì)增加航天器載荷;石墨烯氣凝膠在空氣中易氧化,難以承受返回艙再入大氣層時(shí)的高溫等。而氮化硼(hBN)氣凝膠則通過(guò)中空孔壁結(jié)構(gòu)有效解決了傳統(tǒng)氣凝膠熱穩(wěn)定性差、易碎、密度大等缺點(diǎn),該突破性技術(shù)有望在航空航天熱控、建筑節(jié)能等方面得到廣泛應(yīng)用。
郝夢(mèng)龍研究團(tuán)隊(duì)從性能目標(biāo)出發(fā),對(duì)材料的化學(xué)組成和多尺度結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理性設(shè)計(jì)。首先,選用hBN作為基本構(gòu)造單元,以獲得空氣中的高溫?zé)岱€(wěn)定性。其次,利用在石墨烯氣凝膠模板上沉積hBN納米層后再刻蝕掉模板的方法,得到了獨(dú)特的中空孔壁結(jié)構(gòu),進(jìn)一步降低了導(dǎo)熱截面和有效熱導(dǎo)率。此外,通過(guò)調(diào)控氣凝膠成型過(guò)程中的冷卻方式,使片狀hBN形成了雙曲線型微觀排列,并由此導(dǎo)致材料展現(xiàn)出具有負(fù)泊松比的機(jī)械超穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。材料表征結(jié)果顯示,此種氣凝膠結(jié)構(gòu)在各項(xiàng)指標(biāo)上都獲得了優(yōu)異的性能,包括極低的密度(0.1mg/ml)、高溫穩(wěn)定性(1400°C)、超低熱導(dǎo)率(真空中可低至2.4mW/m?K)、超彈性(95%形變)、熱震穩(wěn)定(275°C/s)、以及負(fù)熱膨脹系數(shù)。
劍橋大學(xué)材料系的Chhowalla教授受邀為Science撰寫(xiě)的評(píng)論文章中對(duì)這項(xiàng)研究成果高度評(píng)價(jià)。他指出,該氣凝膠開(kāi)創(chuàng)了一種全新的用二維材料搭建成的三維結(jié)構(gòu)的類型,對(duì)需求高比表面積的各種應(yīng)用,例如催化和電化學(xué)儲(chǔ)能等有極大的潛在價(jià)值。另外,未來(lái)如果能夠在降低光學(xué)吸收率上深入研究,此類材料將有可能成為“光帆”等星際航行器的主要結(jié)構(gòu)。
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2024-10-24 11:59:53
英國(guó)科學(xué)家破解室溫下量子信息存儲(chǔ)難題】劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)在層狀二維材料六方氮化硼中發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的“單原子缺陷”,能在室溫條件下使量子…
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2024-10-15 09:49:51
常見(jiàn)的六方相氮化硼(hBN)因化學(xué)穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好以及表面無(wú)懸掛鍵原子級(jí)平整等特點(diǎn),被視為理想的寬帶隙二維介質(zhì)材料。菱方相氮化硼(rBN)可以保持h…
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2024-10-07 09:23:20
多數(shù)晶體內(nèi)原子、分子排列并非完美無(wú)暇,也因此會(huì)形成晶體缺陷,而科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)層狀二維材料存在的單原子缺陷,竟無(wú)需其他特殊條件就可在室溫下保留幾…
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2024-09-28 09:33:56
氮化硼是由氮原子和硼原子構(gòu)成的晶體,除了常見(jiàn)的六方氮化硼(白石墨)外,還有立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼(RBN)、纖鋅礦型氮化硼(WBN)等變體,…
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2024-09-20 15:44:30
氮化硼(Boron Nitride, BN)是一種重要的無(wú)機(jī)化合物,廣泛應(yīng)用于電子、新能源、航空航天等多個(gè)高科技領(lǐng)域。其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),如高熱導(dǎo)率、電絕…
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2024-09-14 08:27:33
莫爾超晶格已被證明是一個(gè)非常豐富的材料平臺(tái),通過(guò)改變扭轉(zhuǎn)角、摻雜或電場(chǎng)來(lái)設(shè)計(jì)電子帶,可以實(shí)現(xiàn)不同的物質(zhì)相。然而,現(xiàn)有的莫爾系統(tǒng)在各個(gè)方面都存在…