陶瓷气凝胶兼具低密度、低热导率及优异的热稳定性，是一种良好的隔热材料。传统的陶瓷气凝胶由氧化物纳米颗粒构成，颗粒间仅靠缩颈实现连结，往往具有脆性。以陶瓷柔性纳米结构构筑气凝胶，可实现其压缩回弹性，但在拉应力作用下，这类气凝胶一般表现为脆性断裂。因此，开发兼具压缩和拉伸回弹性的陶瓷气凝胶，对于满足其在复杂应力环境中的应用十分必要。
针对上述问题，在前期工作基础上，我院王红洁教授课题组采用类化学气相沉积的方法，成功制备了一种由卷曲的碳化硅-氧化硅双晶纳米线构筑的可拉伸、压缩回复，且对裂纹不甚敏感的弹性陶瓷气凝胶。其最大拉伸回复应变可达20%、最大压缩回复应变可达80%以上；当存在预制裂纹时，其最大拉伸回复应变仍可达10%以上，展现了优异的裂纹不敏感性。上述优异的力学性能在高温（1200℃丁烷火焰）和低温（-196℃液氮）条件下仍可一定程度保持。通过原位扫描电镜分析，研究人员进一步阐明了其弹性变形和裂纹不敏感性的微观机制。
该研究成果近日以“Highlystretchable, crack-insensitive and compressible ceramic aerogel”为题，发表于国际期刊ACS Nano。我院苏磊助理教授为论文第一作者，王红洁教授为论文通讯作者，西安交通大学为唯一通讯作者单位。华东理工大学戴升教授、兰州理工大学任军强副教授和卢学峰教授也参与了相关工作。
近年来，王红洁教授团队围绕硅基弹性陶瓷气凝胶的微观结构设计、制备及控制、硅基弹性陶瓷气凝胶的功能化及其超性能对微观结构的依赖性等方面展开研究，实现了碳化硅纳米线气凝胶、氮化硅纳米线气凝胶及碳化硅/氮化硅复合气凝胶的制备，拓展研究了碳化硅纳米线气凝胶及其复合气凝胶的吸波性能、碳化硅纳米线及其复合材料的电催化性能，并开发了大尺寸硅基弹性陶瓷气凝胶的制备工艺，在ScienceAdvances、ACS Nano、ACS AppliedMaterials& Interfaces、Small等期刊发表多篇研究论文，并积极布局知识产权专利群，目前已在相关研究领域获得授权发明专利10件。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、陕西省科技创新团队及中央高校基本科研业务费的资助。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c07755