可承受极端温度的超轻质陶瓷材料

朱崇恺

气凝胶是目前已知密度最低的物质之一。尽管气凝胶里有个胶字，但它其实是坚硬而干燥的物质，其物理性质与胶体一点也不类似。被称为胶是由于它的制造是由气体取代液体在凝胶中的位置而成。

尽管其体积的99%以上是空气，但气凝胶结构坚固。它们可以由许多类型的材料制成，包括陶瓷、碳或金属氧化物。气凝胶还是优良的热绝缘体，几乎能阻絕三种传热方式（热传导、热对流、热辐射）中的两种带来的热量转移。与其他绝缘体相比，陶瓷基气凝胶在阻挡极端温度方面更有优势，并且具有很强的耐火和耐腐蚀性—自20世纪90年代以来，陶瓷气凝胶就一直被用于工业设备的隔热中，甚至美国国家航空航天局的火星探测器中科学设备的隔热也是由陶瓷气凝胶完成的。但是，目前的陶瓷气凝胶非常易碎，当反复暴露于极端高温和剧烈的温度波动之后很容易破裂，而这两种情况在太空旅行中都很常见。

 放在花蕊上的陶瓷气凝胶

加州大学洛杉矶分校和其他八个研究机构的研究人员合作研发了一种极轻、耐用的陶瓷气凝胶，这种新材料由氮化硼薄层制成。普通陶瓷气凝胶材料通常在加热时膨胀，在冷却时收缩。随着时间的推移，那些反复的温度变化会导致这些材料破裂并最终失效。而新的气凝胶的设计则相反，它在加热时收缩而不是膨胀—从而更耐用。