近来，同济大学物理科学与工程学院王晓栋副教授和沈军教授团队联合瑞士联邦资料科学与技能研究所（EMPA）赵善宇研究员，经过聚合物微模板法，调控了金属氧化物气凝胶的纳米基元结构，极大的提高了其力学功用和耐高温功用，有望使气凝胶在航天飞行器和动力电池范畴的使用再上一个台阶。相关研究成果以“Strong and Ultrahigh Temperature-Resistant Metal Oxide Nanobelt Aerogels”为题在线发表于世界闻名期刊《先进功用资料》（Advanced Functional Materials）。

  开发在高温环境下能坚持结构完整性和优异隔热才能的热在答应电压下不导电的资料，对航天飞行器和动力电池等的夏天隔热，冬季保温文热防护具有极点重大意义。金属氧化物气凝胶具有高比表面积、低密度、优异的热学、化学安稳性和功用多样性，是一种抱负的高温隔热和催化剂载体资料。但是，受纳米颗粒拼装的多孔结构的影响，传统的金属氧化物气凝胶一般出现脆性，可紧缩性差，高温下易产生烧结相变而导致热收缩。这些缺陷使得金属氧化物气凝胶极易在外力作用下碎裂，并在高温下烧结或粉化，极大地约束了其在高温条件下的实践使用。因而，规划调控金属氧化物气凝胶的纳米基元结构，战胜其骨架结构脆性的一起提高其耐高温功用，是金属氧化物气凝胶在高温下执役的要害。

  受聚合物气凝胶优异力学功用的启示，本作业选用聚合物微模板化战略，经过聚酰氨酸盐和金属盐前驱体的共凝胶反响，将纳米颗粒拼装的项圈状基元结构转变为类聚合物状的纳米带结构，经超临界枯燥和煅烧去模板，获得了Al2O3、Cr2O3和Fe2O3等金属氧化物纳米带（MNB）气凝胶。聚酰胺酸盐分子链和溶剂化金属离子之间的氢键相互作用，使得金属氧化物的初级胶体粒子环绕聚酰胺酸分子链成长，终究以一维纳米带方式摆放。经乙醇超临界枯燥和600°C煅烧去模板后，纳米带结构依然完好无缺。这一安稳的微结构也阐明MNB气凝胶具有高温执役的潜质。

  这种一维纳米带基元结构的构筑，避免了纳米颗粒拼装的基元结构中的颗粒间节点的构成，减少了应力集中点的一起按捺了高温下的传质和相变，MNB气凝胶因而表现出优异的力学功用和耐高温功用。Al-MNB气凝胶可接受高达80%的紧缩而不碎裂，而传统纳米颗粒拼装的氧化铝气凝胶仅能接受4%的紧缩。此外，Al-MNB气凝胶在高温试验中表现出优异的耐火性和高温隔热才能，1300°C热处理2小时后仍能坚持228m2/g的高比表面积，丁烷喷枪火焰灼烧300s后均匀背温仅为68.6°C。

  该研究作业初次经过聚合物微模板办法，合成了以纳米带为基元结构的金属氧化物气凝胶，为规划高功用、轻质、高强度的高温隔热资料拓荒了新的思路。这种纳米带结构赋予了金属氧化物气凝胶优异的力学功用和超高温隔热才能，在航天飞行器热办理和动力电池热失控防护等极点环境中的使用潜力巨大。

  同济大学物理科学与工程学院王晓栋副教授、沈军教授和瑞士EMPA赵善宇研究员为论文一起通讯作者，王逸君博士生、张泽博士为论文一起榜首作者。

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