有了“海綿陶瓷”再也不用擔(dān)心陶瓷易碎了
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小陶陶
2018-09-05 德化陶瓷產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展研究院2366
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大家都知道,
陶瓷是一種質(zhì)地堅(jiān)硬,耐高溫,抗腐蝕的材料
海綿則是能夠被輕易改變形狀的輕型柔軟材料
如果把這兩種相反的材質(zhì)結(jié)合在一起,
會(huì)發(fā)生什么呢?
中國(guó)科學(xué)家完成了一件許多人都不敢想的創(chuàng)舉。
真的將這兩種材料有機(jī)地結(jié)合在了一起,
這便是“海綿陶瓷”了!
話說這“海綿陶瓷”可真不簡(jiǎn)單呢,
不僅超輕、耐熱,其制備過程也快速經(jīng)濟(jì),
據(jù)小研了解
該材料可以被輕松揉捏成任意形狀,
卻還具備傳統(tǒng)陶瓷堅(jiān)固,耐高溫,抗腐蝕的優(yōu)良特性,
可是真了不得呢!
那么小伙伴們就要問了這么神奇的東西是什么?
下面讓小研為大家娓娓道來(lái)
與傳統(tǒng)陶瓷氣凝膠的珠鏈狀納米顆粒結(jié)構(gòu)不同,新材料在纖維冷凍成型技術(shù)的作用下,具有獨(dú)特的纖維狀腔壁結(jié)構(gòu)。
海綿陶瓷的制作
首先,這個(gè)納米纖維是如何制作組成海綿的呢?
納米纖維一般通過靜電紡絲或3D激光打印等工藝進(jìn)行生產(chǎn),前者不適合于將納米纖維組建成為三維結(jié)構(gòu);后者則耗時(shí)較多,成本較高。研究團(tuán)隊(duì)用廉價(jià)高效的氣流紡絲技術(shù),通過高速的氣流將陶瓷前驅(qū)體溶液拉伸為納米纖維,并用一種多孔收集器將其收集組建成為海綿結(jié)構(gòu),加熱除掉前驅(qū)體中的高分子與溶劑,以得到一個(gè)由相互纏結(jié)的陶瓷納米纖維組成的海綿。


其次,該材料通過將陶瓷納米纖維嵌入到海綿中紡織在一起制成,因此非常輕。具體工作原理是,陶瓷溶液從微小的噴絲孔噴射到紡絲箱中,然后噴射出來(lái)的絲就會(huì)纏繞到一起,就像用糖絲制作棉花糖一樣。
所以,最終制備得到的材料可以像棉花糖一樣又輕又軟。當(dāng)人們擠壓該陶瓷材料時(shí),它可以被壓扁然后反彈回近似原始形態(tài),而且不會(huì)被損壞。
新材料測(cè)試
前面說到該材料的高度變形又可承受高溫,
小研帶大家看看測(cè)試結(jié)果吧
為了測(cè)試它們的耐熱性,研究人員將花瓣放置到不同的材料上,比如鐵、氧化鋁泡沫以及新型氧化鋯陶瓷海綿等。頂部的發(fā)熱體將其加熱至752度,10分鐘后,鐵、氧化鋁泡沫等材料上的花瓣都變得松脆。而氧化鋯陶瓷海綿上的花瓣只是變得有點(diǎn)枯萎,并且一小時(shí)之后,海綿頂部的溫度僅有200度,展現(xiàn)了很好的耐熱性能。
運(yùn)用領(lǐng)域
這么牛逼的材料我們將會(huì)有可能運(yùn)用在什么領(lǐng)域呢?
海綿陶瓷的高耐用性,研究人員希望利用這一優(yōu)勢(shì),將其利用在隔熱材料,甚至是對(duì)重量、靈活性以及隔熱性都有要求的消防服上。此前有人開發(fā)了可彎曲的耐熱陶瓷,但是它們多類似于薄紙狀而不是棉花球狀,而且應(yīng)用范圍往往限于電子工業(yè)。
陶瓷的耐高溫特性,還可以將其用作機(jī)體材料,這樣一來(lái),在高空高速移動(dòng)摩擦空氣而引發(fā)的紅外信號(hào)特征將被大大降低,讓戰(zhàn)機(jī)隱身效果更上一層樓,目前,中國(guó)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)“海綿陶瓷”可以承受1100攝氏度的高溫。
除了耐熱性,海綿陶瓷還具有良好的通透性,因此可以用于過濾污水,在光照下除去污染顆粒。當(dāng)代的水過濾技術(shù)中,所用的過濾材料大多是粉末狀,并且難以重復(fù)利用。而這種新型的陶瓷材料具有光照下僅用15分鐘就可以把人工染料分解掉,將清潔后的水?dāng)D出陶瓷后,又可以重復(fù)利用的優(yōu)勢(shì)。
小研認(rèn)為如果將來(lái)研制出能夠耐2000度高溫的陶瓷,再應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口,那將是革命性的一天,不僅解決了長(zhǎng)期以來(lái)制約我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的材料問題,還將進(jìn)一步提高戰(zhàn)機(jī)的隱身性能,中國(guó),請(qǐng)繼續(xù)加油吧!
責(zé)任編輯:蘇曉薇
