超高强度的气凝通过温度控制的顺序反应策略,通过类似盔甲的环氧框架加强

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 气凝由于密度低,孔径高,因此具有吸引力的绝缘效果.
• 然而,它们的实际应用受到脆性和不良机械性能的限制.

研究的目的:

• 开发一种超高强度的气凝,具有增强的机械性能和绝热性能.
• 通过一种新的增强策略,克服传统气凝的局限性.

主要方法:

• 采用了温度控制的顺序反应策略.
• 这涉及形成一个 (Si-O-Si) 框架,然后用环氧框架在现场装甲.
• 该过程允许环境压力干燥而不会收缩.

主要成果:

• 由此产生的气凝具有可调节的密度 (0.17-0.45 g/cm3).
• 达到超高强度,压力模量高达244.3MPa,超过现有的聚合物增强气凝5倍.
• 在广泛的温度范围 (-20 ~ 300 °C) 中表现出卓越的热绝缘,具有低导热率 (0.025-0.051 W m-1 K-1).
• 带有纤维的气凝复合材料显示了增强的抗拉强度 (15.9-72.3 MPa) 和低的导热率 (0.042-0.078 W m-1 K-1).

结论:

• 开发了一种生产增强气凝的成本效益高的方法.
• 超高强度气凝显示出在绝缘,能源运输和航空航天领域的应用有很大的潜力.