​同濟大學受北極熊毛發結構啟發構建新型二氧化矽納米管氣凝膠

近日,同濟大學物理科學與工程學院納米多孔材料課題組通過模仿北極熊毛發的膜孔結構,采用化學氣相沉積法和煅燒工藝,獲得瞭新型二氧化矽納米管氣凝膠(Silica Nanotube Aerogel,SNTA)材料。該材料具有優良的保溫隔熱性能和遠紅外阻隔能力,可提供理想的溫室效應;其力學性能優良,甚至可被加工成壁厚隻有500微米的套筒。更為有趣的是,其纖細的納米管狀結構增強瞭瑞利散射,使其可見光和近紅外線的透射率高而紫外透射率很低,可以兼顧高效采光、集熱和紫外防護,極其適合在高緯度地區或太空中應用。相較而言,北極熊毛的結構尺寸則大很多,其光學性能與SNTA正好相反,透過紫外線而反射可見光和近紅外線,不利於人類使用。

​同濟大學受北極熊毛發結構啟發構建新型二氧化矽納米管氣凝膠

該工作事實上是課題組研究高溫有氧環境紅外阻隔時的意外收獲,最終以“Multifunctional Silica Nanotube Aerogels Inspired by Polar Bear Hair for Light Management and Thermal Insulation”為題發表在國際知名期刊《Chemistry of Materials》上,為新型氣凝膠材料的結構和性能設計提出瞭新的方案,對超輕材料、保溫隔熱、航空航天和民用等領域具有重要意義。

​同濟大學受北極熊毛發結構啟發構建新型二氧化矽納米管氣凝膠

該論文的通訊作者兼共同第一作者為同濟大學物理科學與工程學院副教授杜艾,由他提出思路並設計瞭實驗,第一作者碩士生汪宏強開展實驗,並與杜艾共同撰寫論文,作者之一博士生吳學玲為本報道配圖,周斌、張志華、沈軍等教師和部分研究生也參與瞭該工作,歷時一年多完成。該工作受到瞭國傢自然科學基金、國傢重點研發計劃“納米科技”重點專項和上海市特殊人工微結構材料與技術重點實驗室開放課題的支持。

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