有了“海綿陶瓷”再也不用擔心陶瓷易碎了
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小陶陶
2018-09-05 德化陶瓷產業創新發展研究院2396
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大家都知道，
陶瓷是一種質地堅硬，耐高溫，抗腐蝕的材料
海綿則是能夠被輕易改變形狀的輕型柔軟材料
如果把這兩種相反的材質結合在一起，
會發生什么呢？
中國科學家完成了一件許多人都不敢想的創舉。
真的將這兩種材料有機地結合在了一起，
這便是“海綿陶瓷”了！
話說這“海綿陶瓷”可真不簡單呢，
不僅超輕、耐熱，其制備過程也快速經濟，
據小研了解
該材料可以被輕松揉捏成任意形狀，
卻還具備傳統陶瓷堅固，耐高溫，抗腐蝕的優良特性，
可是真了不得呢！
那么小伙伴們就要問了這么神奇的東西是什么？
下面讓小研為大家娓娓道來
與傳統陶瓷氣凝膠的珠鏈狀納米顆粒結構不同，新材料在纖維冷凍成型技術的作用下，具有獨特的纖維狀腔壁結構。
海綿陶瓷的制作
首先，這個納米纖維是如何制作組成海綿的呢？
納米纖維一般通過靜電紡絲或3D激光打印等工藝進行生產，前者不適合于將納米纖維組建成為三維結構;后者則耗時較多，成本較高。研究團隊用廉價高效的氣流紡絲技術，通過高速的氣流將陶瓷前驅體溶液拉伸為納米纖維，并用一種多孔收集器將其收集組建成為海綿結構，加熱除掉前驅體中的高分子與溶劑，以得到一個由相互纏結的陶瓷納米纖維組成的海綿。
其次，該材料通過將陶瓷納米纖維嵌入到海綿中紡織在一起制成，因此非常輕。具體工作原理是，陶瓷溶液從微小的噴絲孔噴射到紡絲箱中，然后噴射出來的絲就會纏繞到一起，就像用糖絲制作棉花糖一樣。
所以，最終制備得到的材料可以像棉花糖一樣又輕又軟。當人們擠壓該陶瓷材料時，它可以被壓扁然后反彈回近似原始形態，而且不會被損壞。
新材料測試
前面說到該材料的高度變形又可承受高溫，
小研帶大家看看測試結果吧
為了測試它們的耐熱性，研究人員將花瓣放置到不同的材料上，比如鐵、氧化鋁泡沫以及新型氧化鋯陶瓷海綿等。頂部的發熱體將其加熱至752度，10分鐘后，鐵、氧化鋁泡沫等材料上的花瓣都變得松脆。而氧化鋯陶瓷海綿上的花瓣只是變得有點枯萎，并且一小時之后，海綿頂部的溫度僅有200度，展現了很好的耐熱性能。
運用領域
這么牛逼的材料我們將會有可能運用在什么領域呢？
海綿陶瓷的高耐用性，研究人員希望利用這一優勢，將其利用在隔熱材料，甚至是對重量、靈活性以及隔熱性都有要求的消防服上。此前有人開發了可彎曲的耐熱陶瓷，但是它們多類似于薄紙狀而不是棉花球狀，而且應用范圍往往限于電子工業。
陶瓷的耐高溫特性，還可以將其用作機體材料，這樣一來，在高空高速移動摩擦空氣而引發的紅外信號特征將被大大降低，讓戰機隱身效果更上一層樓，目前，中國實驗團隊發現“海綿陶瓷”可以承受1100攝氏度的高溫。
除了耐熱性，海綿陶瓷還具有良好的通透性，因此可以用于過濾污水，在光照下除去污染顆粒。當代的水過濾技術中，所用的過濾材料大多是粉末狀，并且難以重復利用。而這種新型的陶瓷材料具有光照下僅用15分鐘就可以把人工染料分解掉，將清潔后的水擠出陶瓷后，又可以重復利用的優勢。
小研認為如果將來研制出能夠耐2000度高溫的陶瓷，再應用于航空發動機的噴口，那將是革命性的一天，不僅解決了長期以來制約我國發動機發展的材料問題，還將進一步提高戰機的隱身性能，中國，請繼續加油吧！
責任編輯：蘇曉薇
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