石墨烯-陶瓷超材料在感測器和熱防護領域顯示出應用前景

小烯導讀

在美國空軍研究實驗室資助，美國普渡大學開發出一種新的輕質、耐火、超彈的石墨烯-陶瓷複合材料。這種材料不僅具有高強度，同時具備導電和隔熱性能，在感測器、熱防護系統等領域具有廣泛應用前景。

在美國空軍研究實驗室資助，美國普渡大學開發出一種新的輕質、耐火、超彈的石墨烯-陶瓷複合材料。這種材料不僅具有高強度，同時具備導電和隔熱性能，在感測器、熱防護系統等領域具有廣泛應用前景。

這種材料比羽毛輕，密度相當低，具有非常高的比強度。該材料將氧化鋁納米層與石墨烯結合在一起，這兩種材料都是脆性的。這種脆性通過超材料蜂窩微觀結構來中和，這種蜂窩微觀結構可以提供超彈性和結構完整性。一般而言，石墨烯暴露在高溫下，易發生性能降低。但是陶瓷和鋁氧化物可以耐熱耐火，這種特性可用于飛機的熱防護。此外，這種複合材料的輕質、高強和衝擊吸收性能，使得該材料適用於製造柔性電子設備和大型應變感測器的基板。

研究人員表示，鑒於這種材料的高導電性以及優異的熱絕緣性能，其可用作阻燃劑，熱絕緣塗層，感測器和將熱轉化為電的設備。

目前陶瓷基的組件具有多功能的應用，包括熱防護蒙皮、智能感測器、電磁波吸收體以及抗腐蝕塗層。然而，陶瓷基的材料存在幾個基本的瓶頸，阻礙了它們作為結構和功能組件的應用。

這種多功能陶瓷-石墨烯超材料由微觀結構提供超彈性和結構魯棒性，這種微觀結構是分層級的蜂窩結構，由多層納米層蜂窩單元作為基本彈性單元。這種超材料顯示出一系列優異性能，同時具備陶瓷和陶瓷基複合材料不同的結構。

這種複合材料由內連通的石墨烯夾層單元載入陶瓷層之間構成，石墨烯氣凝膠與陶瓷層之間通過原子層沉積方式實現化學連接。研究人員小心控制石墨烯氣凝膠的幾何形貌，然後再上面沉積一層非常薄的陶瓷，於是氣凝膠的力學性能實現多功能化。這項工作使得石墨烯成為一個更加多功能的材料，下一步是將該工藝擴大到工業生產尺度。（航空工業發展研究中心 胡燕萍）

資料來源：烯碳資訊編輯整理，轉載請註明出處。

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