纤维沉积和层层组装策略,用于设计生物模拟准排序的岩纤维气凝作为极端条件的热绝缘体
Wenjie Li1, Yuncong Jiang1, Hang Liu1
1National Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Composites in Special Environments, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, PR China.
ACS applied materials & interfaces
|September 22, 2023
概括
超强的聚合物纤维气凝 (MFA) 是使用一种新的组装策略开发的. 这些先进的材料为极端环境提供了卓越的绝热和机械强度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 陶制品 在陶方面.
背景情况:
- 陶纤维气凝是有前途的热绝缘体,但在苛刻的条件下,其机械强度较差,热传递增加.
- 现有材料面临诸如热失控等挑战,原因是热力学应力下机械完整性有限.
- 开发具有增强机械和热性能的强大的气凝对于高性能绝缘应用至关重要.
研究的目的:
- 制造超强的聚酸盐纤维气凝 (MFA),具有近乎有序的结构,用于优质的绝热.
- 调查新型MFA的热力学性能和导热性.
- 通过实现显著的温度差异来证明MFA在极端环境中的潜力.
主要方法:
- 采用了一种结合纤维沉积和逐层组装的制造策略.
- 纤维沉积被用来优化MFA结构,通过控制纤维方向和创建纤维层和桥梁来优化MFA结构.
- 多层MFA被压成薄纸,以提高承载能力.
主要成果:
- 制造的MFA表现出准有序的结构,导致高压缩疲劳抵抗力和温度不变压缩弹性 (-196至1300°C).
- 这些MFA显示出出色的绝热性能,其低导热率为0.034W·m-1·K-1.1.
- 在模拟极端条件下,一层薄 (3-5毫米) 的压缩MFA在模拟极端条件下达到563°C的温度差 (685°C,0.9MPa).
结论:
- 开发的MFA具有机械强度,灵活性和隔热等综合性质.
- 这种新的制造方法产生了适合在极端环境中高效隔热的材料.
- 这些MFA代表了高性能热管理解决方案的重大进步.
