Ülikerget keraamilist aerogeeli kasutatakse laialdaselt termilistes, elektrilistes, magnetilistes, meditsiinilistes, optilistes ja keemilistes väljades selle madala tiheduse ja soojusjuhtivuse, suure eripinna, suure poorsuse ning keemilise ja termilise inertsuse tõttu. Traditsiooniline keraamiline aerogeel on aga rabe ja raskesti töödeldav ning suure välise pinge või pinge korral kaldub struktuurselt kokku varisema, mis piirab selle kasutamist ekstreemsetes keskkondades, nagu lennundus ja riigikaitse. Seetõttu on keraamilise aerogeeli tõmbeomadusi konstruktsiooni abil endiselt raske parandada.

Hiljuti kasutas Donghua ülikooli uurimisrühm kolmemõõtmelist reaktsioonisünteesi meetodit elektrostaatilise ketramise meetodil koos 3-d kuduvate lokkide nanokiudude struktuuriga keraamilise aerogeeliga (ICCA), aerogeelil on suurepärased mehaanilised omadused ja termiline stabiilsus, mis võimaldab lihtsat, kiiret ja madalat kulu. Viiteallikaks on masstootmine keeruka kujuga keraamiliste nanokiududega.

Kolmemõõtmelist reaktiivset elektrostaatilist ketramist juhitakse sool-geel reaktsiooniga joas. Reguleerides kolloidosakeste protoneerimisastet, saab reguleerida soolijoa geelistumise kiirust ja joa kuju täpselt millisekundites. Selles uuringus muudeti koonilise tilga pihustusrežiim mitme pihustusrežiimiks, lisades väikese koguse polümeeri kõrge juhtivuse ja madala viskoossusega soollahusesse, samas kui kolloidosakeste vahelist kondenseerumist see ei mõjutanud. Tänu suurele pinnapotentsiaalile pikeneb juga õhukeseks otsevooluks, moodustades kolmemõõtmelise lokistruktuuri. Väga reaktiivsed kolloidosakesed moodustavad kondenseerumise ja joaga tahkumise kaudu tugevalt ristseotud ja tahke skeleti, mis pärsib 3D-pressitud nanokiudude struktuuri deformatsiooni ja kokkuvarisemist. Lõpuks kaltsineeriti aerogeeli prekursorit õhu käes temperatuuril 1000 ℃ 1 tund, et saada ICCA-sid.

Võrreldes traditsiooniliste keraamiliste kiudmaterjalide kihilise struktuuriga ja traditsioonilise keraamilise aerogeeli pärliahela struktuuriga, on ICCA-del kolmemõõtmeline põimitud nanokiudstruktuur, millel on hea termiline stabiilsus ka pärast kaltsineerimist 1400 ℃ juures. Lisaks saab ICCA-sid venitada ja sõlmida ilma nähtava purunemiseta. Tihedusega 6 mg/cm3 ja kaaluga 0.06 g peavad ICCA-d purunemata vastu umbes 3,300 korda suuremale oma massile.

ICCA-del on suurepärane tõmbeelastsus, väsimuskindlus ja elastsus. Seda saab venitada esialgsest vormist kuni 100% tõmbepingeni ilma murdumiseta ja tõmbemurdmispinge on 12.7 kpa. ICCA-d taluvad 1000 pingevabastustsüklit 40% pinge juures; Kui võnkepinge on 5%, jäävad energia salvestamise moodul, kadumoodul ja summutussuhe muutumatuks pärast 100,000 1300 venitamist. Pärast 1-tunnist 48.3 ℃ juures röstimist näitasid ICCA-d endiselt suurepärast elastsust ja tõmbetugevust kuni XNUMX%.

Madala soojusjuhtivuse, suure venitavuse ja paindlikkusega ICCA-sid saab kasutada soojusisolatsioonimaterjalina äärmuslikes keskkondades ja neid on lihtne valmistada. Keraamilise nanokiust aerogeeli prekursori pikkusega 170 cm, laiusega 130 cm, kõrgusega 12 cm ja massiga 313 g saab piloottehase kaudu hõlpsalt ja kiiresti ühe tunni jooksul valmistada.

ICCA-del on ülikerge kaal, soojusisolatsioon, tugev konstruktsiooni stabiilsus, tõmbe- ja väsimuskindlus, mis muudab need potentsiaalselt kasulikuks isikukaitsevahendite, kosmosesõidukite termokaitsesüsteemide ja paindliku kantava elektroonika jaoks. Seotud töö avaldati ajakirjas Nature pealkirjaga "Väga venitatavate keraamiliste nanokiudude aerogeelide otsene süntees 3D-reaktsiooniga elektroketramise teel".