新型材料「陶瓷海綿」研發成功,隔熱吸污效果驚人
雖然陶瓷是眾所周知的能夠承受高溫,他們也有一個致命的弱點,就是是脆,說通常粉碎時陶瓷的強烈變形的產生的後果。然而,一個叫「spongey」的陶瓷海綿新材料被研發成功,它是由陶瓷纖維製作而成。由羅得島的布朗大學和中國清華大學的科學家共同開發的,它可以應用在從高溫絕緣及水過濾的材料方面。
研究人員稱此種「陶瓷海綿」可以非常快速的生產並用於大規模用於實體經濟,是一種沒有嚴重消耗的綠色材料,並且不像多數的陶瓷材料容易碎。
陶瓷材料是許多製造領域的主流材料,因為陶瓷材料適用於很多產品。同時,陶瓷儲存熱量的能力也很強,耐熱性較為出色。
而此次發現的「新材料」十分特殊,一方面新材料是輕型陶瓷,另一方面由於陶瓷的微小納米纖維,讓「陶瓷」變成了「海綿」。
中國清華大學的研究人員吳發達開發了一種稱為「溶液吹紡」的生產方法,他的工作原理是:將陶瓷溶液從微小的噴嘴噴射到一個旋轉的籠子里,使其像棉花糖一樣積聚。這樣產品就會輕盈蓬鬆,看起來像棉球或棉花糖。
它涉及到使用空氣壓力驅動液體通過一個微小的開放含陶瓷材料。由於液體出來,開放,它凝固成纖維。這些纖維被收集在一個旋轉的裝置,然後進行熱燒灼溶劑。剩下的就是一個棉球由糾結的陶瓷纖維海綿。
海綿陶瓷」當我們擠壓陶瓷時,陶瓷會變形來適應壓力,然後反彈回到原始形態。
「在納米尺度,裂縫和瑕疵變得如此之小,激活了他們,使他們傳播它需要更多的能量,」布朗說的華建高教授。」納米纖維也促進變形機制如被稱為蠕變,在原子沿晶界的擴散,使材料變形而不斷裂。」研究人員吳發達說。
在實驗室的試驗中,工作人員把花瓣放在7mm厚的各種材料上,包括鐵,大理石、玻璃、氧化鋁泡沫和「陶瓷海綿」。將所有材料加熱到400oC(752of)10分鐘時,其他材料上的花瓣都變得乾枯,但是「海綿陶瓷」上方的花瓣只出現了略微變形。
研究人員希望此材料的良好耐熱性能,可以用於消防員的衣物,其低重量,高柔韌性和耐熱性可以幫助消防員在火災現場很好的保護自身。
同時,這些「海綿陶瓷」在水中的吸污能力也十分出色,可以作為濾水器的濾芯材料。研究人員還認為,海綿可以用作耐熱絕緣材料,例如可以用於消防服。
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