和空气一样轻陶瓷可以帮助飞船保持凉爽

虽然只有1%的密度是水,superinsulating材料制成的氮化硼从极端的热或冷可以保护飞船设备。¹

与其他陶瓷气凝胶-固体分散体含有超过99%的空气在极端条件下材料不会变得脆弱。它可以加热到1400°C一周和承受500温度冲击冷却从900°C到-198°C在4秒——都不失其机械稳定性。

一个团队在峰段和于黄洛杉矶加利福尼亚大学的,我们,回族李在中国哈尔滨理工学院的设计材料使用石墨烯的命硬的表妹,六角氮化硼。都是自动薄和分享一个蜂窝结构,但氮化硼化学更耐高温,不氧化。

段的团队首先创造了一个模板的石墨烯与负曲率双曲表面-马鞍形状。模板是涂硼吖嗪,苯boron-nitrogen版本。首先在加热到1500°C,硼吖嗪聚合成polyborazylene,然后失去了氢原子形成晶体氮化硼。最后,氧化石墨烯模板并烧毁。

这使得一个双层氮化硼的结构,据研究人员介绍,抑制空气传导和对流,使其superinsulating。只有一半导热石墨烯气凝胶。为了验证这一点,研究人员把鲜花放在一个2厘米厚气凝胶之上的500°C的火焰。15分钟后,他们发现,“花表现出只有轻微的枯萎”。

这是非常激动人心的,您可以使用2 D材料构建3 D建筑——所以就像一个2½D材料,”说茱莉亚格里尔来自美国加州理工学院的,他最近创建了一个superinsulator纳米氧化铝空心光束。²这开辟了一个新领域,在那里你可以使用2 d材料来创建没有周期性晶格的东西。”

气凝胶的双曲设计赋予了它不同寻常的特性:它变得薄当压缩和加热后的合同。也非常有弹性,恢复其全部体积被压缩后95%;大多数陶瓷气凝胶只能恢复按压高达80%。

(物质的)极端压缩性加上负热膨胀系数的热稳定性和令人印象深刻,”说马库斯Worsley致力于纳米材料在劳伦斯利弗莫尔国家实验室,我们。这种材料的主要缺点可能是成本的可伸缩性和合成路线,包括石墨烯气凝胶模板和化学蒸汽沉积。

然而,由于压缩下的气凝胶只有经过测试但不张力下,可能是太脆弱对于任何应用程序,格里尔说。对空间应用来说,这将是伟大的重量和它可能是大的热导率,但其实际绝对强度太低,太弱,”她解释说。”将被摧毁之前想要保护的东西。”

“现在,我们有良好的机械性能在一个方向而不是在其他两个方向,因为结构双曲线和内在各向异性,“段说。“这是我们需要工作。”