陶瓷气凝胶因其优异的隔热性能,在航空航天等极端环境中展现出广阔的应用前景,但其纳米结构单元在高温下易发生烧结,严重限制了实际应用。此外,传统陶瓷气凝胶在高温气氛中通常表现出较差的尺寸稳定性,导致宏观性能劣化,进而制约其在极端环境中的服役能力。
基于此,南京工业大学材料科学与工程学院崔升教授团队成功制备了单硅酸盐高熵陶瓷气凝胶,并利用高熵效应显著提升了材料的高温热稳定性。在1600 ℃条件下保温2 h后仍未发生明显烧结,表现出优异的抗高温失稳能力。此外,还进一步构筑了多种纤维增强陶瓷气凝胶复合材料,其室温热导率低至0.032 W/(m·K),在1000 ℃高温下仍仅为 0.108 W/(m·K)。该复合材料在−196至1300 ℃的宽温区极端条件下均未出现可见损伤或形变,而且即使经历20次高温热循环(1300 ℃,2 h),材料仍保持较低的热导率和较高的抗压强度。这一特性对于极端环境应用至关重要。
相关研究成果以“High entropy silicate ceramic aerogels with excellent thermal stability up to 1600 °C and their fiber-reinforced composites for high temperature insulation”为题发表在Journal of Advanced Ceramics期刊上.