兼具可壓縮回彈性及高溫穩(wěn)定性的超輕型陶瓷氣凝膠在許多極端環(huán)境中具有良好的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的陶瓷氣凝膠通常由氧化物陶瓷納米粒子構(gòu)成，脆性大，且在高溫下會發(fā)生體積收縮，因此其實際應(yīng)用一直受到限制。碳化硅（SiC）納米線作為一種一維（1D）納米材料，具有良好的彈性、耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性，在可壓縮陶瓷納米線氣凝膠（NWA）上有很好的應(yīng)用前景。西安交大的研究人員制備了一種高孔隙率的三維（3D）SiC網(wǎng)絡(luò)，該NWA由大量直徑為20-50納米，長度為數(shù)十至數(shù)百微米的3D-SiC納米線交織組裝而成。 SiC NWA擁有超低密度（？5 mg cm-3），優(yōu)異的壓縮回彈性（> 70％）和耐疲勞性，耐火性，氧化性和高溫性電阻和絕熱性能（N2中室溫下為0.026 Wm-1 K-1）。并且，SiC NWAs對高粘度有機溶劑表現(xiàn)很高的吸附能力（130-237g g-1）和吸附選擇性。這種材料的成功制造為設(shè)計可壓縮和多功能陶瓷NWA提供了極具潛力的思路與方法。該成果發(fā)表在zui新一期《ACS Nano》上。
 
1 、制備與表征

 
 ▲圖1. SiCNWA的制造工藝和宏觀和微觀結(jié)構(gòu)。

 
（a）SiC NWA生長的示意圖。
 
 粉紅色箭頭表示氣流路徑。綠色內(nèi)層是SiC NWA生長的位置。一氧化硅氣體被標(biāo)記為黃色，CO氣體呈藍色。硅氧烷干凝膠標(biāo)記為棕色。
 
 步驟1：石墨基底上的成核和生長。第二步：成核和生長在預(yù)先存在的納米線的表面上并逐層組裝成高度多孔的3D網(wǎng)絡(luò)。步驟3：從SiC分離出NWA石墨。
 
（b）一塊面積超過150平方厘米的SiC NWA的數(shù)碼照片。
 
（c）高孔隙率的3D納米線結(jié)構(gòu)的SiC NWAs（插圖為納米線的EDSc）。
 
（d）SiC納米線的TEM圖像和SAED圖案（插圖（d））。
 
（e）中（d）中的SiC納米線的對應(yīng)HRTEM圖像。
 
（f）納米線束的SEM圖像，（g）TEM圖像（插圖為HRTEM圖像）。
 
（h）納米線分支的SEM圖像，（i）TEM圖像（插圖HRTEM圖像）。
 
 2、 力學(xué)性能

 


 ▲圖2 SiCNWA的宏觀形貌和力學(xué)性能。

 
（a）一片SiC NWA站在蒲公英上。
 
（b）SiC NWA的高柔軟度。
 
（c）SiC NWA的高可壓縮回彈 性。
 
（d）設(shè)定應(yīng)變?yōu)?0％，40％，60％和76％的SiC NWA的σ-ε曲線。
 
（e）設(shè)定ε= 60％時的一千次加卸載疲勞循環(huán)。
 
（f）楊氏模量，zui大應(yīng)力和能量損失的歷史系數(shù)作為壓縮測試周期的函數(shù)。
 
 3、熱與化學(xué)穩(wěn)定性

 


▲圖3 SiC NWA的熱和化學(xué)穩(wěn)定性測試。

 
（a）SiC NWA的耐火性能。
 
（b）SiC NWA的TGA曲線在空中。
 
（c）SiC納米線在900℃下氧化1小時后的HRTEM圖像。
 
（d）SiC NWA和900-NWA的宏觀圖像。
 
（e）中SEM圖像和EDS（插圖（e））900-NWA。
 
（f）在設(shè)定ε= 900％NWA的60％時的100次加載-卸載疲勞循環(huán)。
 
（G）SiC NWA和1500-NWA的宏觀圖像。
 
（h）1500-NWA的SEM圖像。
 
（i）在a處有一百次加卸載疲勞循環(huán)設(shè)定ε= 60％的1500-NWA。