跟海綿一樣的陶瓷，用作消防服，減負又隔熱

研究人員發明出一種能彎曲的陶瓷，同時具有儲熱、放熱、高韌性等特點。

上周五，發表在《科學進展》上一項研究表明，清華大學和布朗大學的研究員製作一種酷似海綿的陶瓷，既可以像海綿一樣變形，也能像陶瓷一樣隔熱。有望用於消防服、水清潔領域。

當你把這種海綿陶瓷放在一片毛茸茸的樹葉上時，它可以藉由超輕的特性來保持平衡。不僅如此，它也能像一顆柔軟的棉花糖一樣被壓扁，但很快又能恢復原狀。同時，它也具有很好的隔熱效果。

像生產棉花糖一樣生產陶瓷

陶瓷作為一種強度高的材料，廣泛應用於製造業，用來生產各種各樣的產品。但陶瓷有一個問題，就是太脆了。最近，研究人員發明出一種能彎曲的陶瓷，同時具有儲熱、放熱、高韌性等特點，可以用來製造新型防護服。

不同於堅硬的傳統陶瓷，當你擠壓這種柔軟的新型材料時，它會被壓扁，當外力移除後，它又會反彈恢復原樣，沒有任何破壞。

另外，這種新材料本身就是聚集形成的——通過將輕型納米纖維嵌入到海綿中混紡製成。不同於成本昂貴、費時的3D列印或靜電紡絲，清華大學的研究人員們發明了一種新的生產方法：將陶瓷溶液從微小的噴絲孔噴射到一個旋轉紡織箱中，溶液形成的細絲纏繞包裹在一起，就像在製作一個輕盈、蓬鬆的棉花糖一樣。

文章的通訊作者高華建博士表示，這項研究旨在研製出一種同時具備耐高溫和可變形特性的新型材料。高解釋說：「這種材料是通過將輕型納米纖維嵌入到海綿中混紡製成，成本低廉、生產規模可調整，工業化生產容易。」

耐熱的棉花糖

工程師們用幾種不同的陶瓷材料來製備這種特殊的海綿陶瓷，包括二氧化鈦和二氧化鋯。眾所周知，這些陶瓷材料具有良好的絕熱性。接下來，研究人員決定測試它們的耐熱性。

在這項實驗中，研究人員將花瓣放到鐵、氧化鋁泡沫、新型二氧化鋯陶瓷海綿等不同的材料上面。經過底部的發熱元件加熱，實驗溫度達到400攝氏度。加熱10分鐘後，其他材料上面的花瓣都變得很脆，唯獨陶瓷海綿上面的花瓣只是稍微枯萎，而且，在花瓣和熱板之間的陶瓷海綿厚度僅為7毫米。

研究人員將花瓣放在不同的材料，並將其暴露於752華氏度。陶瓷上的花瓣(最右)受到了保護

消防服和凈水海綿

不僅如此，在經過1小時的加熱後，陶瓷海綿頂部的溫度僅上升到200華氏度。研究人員希望耐熱性可以使這種材料成為良好的隔熱體，甚至可以用於製作消防員的防護服。對於後者，重量、柔韌性和耐熱性都至關重要。

之前已經有人研製出可彎曲的耐熱陶瓷，然而，這種材料更多被製成薄片而不是棉花球的形狀，而且往往只應用於電子設備。這是研究人員首次製作出能像海綿一樣形變的隔熱陶瓷材料。

這種陶瓷海綿材料還具有良好的通透性：二氧化鈦陶瓷海綿在水中可以容納自身50倍的重量，它可以通過與陽光反應去除水中的微粒，起到凈水作用。在許多現代的水過濾技術中，二氧化鈦以粉末的形式來去除水中的污染物，但難以重複利用。但現在，這種新型海綿在光照條件下僅需15分鐘就能將人造染料分解完畢，擠出乾淨的水後，海綿可以再次利用。

這項研究證明，這種海綿陶瓷在製備工藝上是可行的，但在商業化和實際應用之前仍需要更多工作。也許只要一段時間後，你才能看到這種新型海綿和家用清潔海綿一同放在超市的貨架上。

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