本報訊 日前，土木工程學(xué)院李惠教授課題組徐翔副教授以第一作者身份在國際著名期刊《科學(xué)》（Science，2018年影響因子為41.058）發(fā)表了題為“雙負(fù)陶瓷氣凝膠超隔熱材料”的科研論文，李惠教授和加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒教授、黃昱教授3人為共同通訊作者，我校為共同通訊單位。
　　陶瓷氣凝膠以其低密度、低熱導(dǎo)率和優(yōu)異的耐火、耐腐蝕特性被認(rèn)為理想的隔熱材料。然而，陶瓷脆性本質(zhì)以及高溫析晶等行為使得陶瓷氣凝膠在熱震或者長期的高溫暴露中表現(xiàn)出嚴(yán)重的強(qiáng)度退化甚至結(jié)構(gòu)坍縮等問題。
　　因此同時具備優(yōu)異的力學(xué)性能和熱學(xué)穩(wěn)定性就成為陶瓷氣凝膠在隔熱領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用的前提條件。本文報道了一種具有雙曲、雙壁微觀結(jié)構(gòu)的多晶氮化硼（hB鄄NAGs）和碳化硅（βSiCAGs）陶瓷氣凝膠材料，同時具有負(fù)泊松比和負(fù)熱膨脹特性，具備超輕、超彈、高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異隔熱等四大特點(diǎn)。
　　研究團(tuán)隊基于前期三維石墨烯氣凝膠研究基礎(chǔ)并利用多尺度結(jié)構(gòu)化設(shè)計，采用模板無催化化學(xué)氣相沉積方法制備合成了hBN和βSiC陶瓷氣凝膠材料。這類陶瓷材料由納米層狀雙壁孔結(jié)構(gòu)組成，整體呈現(xiàn)出雙曲結(jié)構(gòu)形態(tài)。這些特殊“超結(jié)構(gòu)”設(shè)計賦予材料負(fù)泊松比（-0.25）以及負(fù)線性熱膨脹（-1.8×10-6/K）特性，使得材料在維持熱穩(wěn)定性的同時依然能表現(xiàn)出優(yōu)異的可變形性。在劇烈的熱震測試（約275℃/s）以及長期高溫?zé)o氧暴露過程中，這類材料表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性以及幾乎為零的強(qiáng)度損失。同時，材料雙壁亞結(jié)構(gòu)有效降低了骨架導(dǎo)熱率并減少了空氣熱傳導(dǎo)和熱對流，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低于空氣的超低的熱導(dǎo)率（真空中約為2.4mW/m·K，空氣中約為20mW/m·K）。該研究成果同期被劍橋大學(xué)ManishChhowalla教授和賓夕法尼亞大學(xué)DeepJariwala教授在《科學(xué)》上以展望撰文“基于二維陶瓷的雙曲三維結(jié)構(gòu)”給予高度評述。 （土木）