超低导热系数的保温材料在极端环境下的隔热和保护中至关重要。这些材料在深空探测、航空航天、机械和热电工程等领域尤为重要，因为这些领域需要卓越的绝缘性和可靠性。
无机气凝胶展现出许多优异特性，如超轻、高变形性、优良的耐火性/耐腐蚀性和低导热性，使其在隔热材料中具有良好的前景。
然而，无机气凝胶的机械性能与热性能之间的权衡仍然是一个主要障碍，限制了其功能的进一步开发。尽管已有研究增强了无机气凝胶的机械或热性能，但缺乏有效的协同策略来解决这一典型的权衡问题。
在《国家科学评论》上发表的一项新研究中，哈尔滨工业大学和东南大学的研究人员展示了一种化学结合的多纳米层设计与合成的石墨烯/无定形氮化硼气凝胶(a-bnga)，同时提升了机械性能和热性能。
与以往研究不同的是，石墨烯骨架两侧均匀沉积了氮化硼纳米层，形成了化学上薄层的多纳米层结构。研究发现，这种化学性质良好的端部接口紧密锚定均匀的a-BN护套石墨烯骨架，通过类似肌腱的机制确保了框架中的协同变形和负载传递。
此外，a-BN纳米层能够增加细胞壁的弹性刚度，赋予其理想的弯矩分布，实现耦合增韧效果，增强结构的回弹性。
由此产生的a-BNGA具有超低密度和超高柔韧性（弹性压缩应变高达99%，弹性弯曲应变高达90%）以及卓越的热稳定性（在剧烈热冲击后几乎没有强度下降）。研究人员通过气凝胶在手中的折叠和展开过程证明了其柔性变形性。
值得注意的是，气凝胶中的a-BN纳米层体积超过20%，在机械上至关重要，但在热上是不活跃的——这是隔热材料的理想状态。固体传导和辐射的贡献共同构成了材料在真空中的表观导热系数。利用低密度导致的有效导通路径的缺乏和界面产生的声子散射，可以有效抑制固体导通。
此外，石墨烯可以作为红外吸收剂，以减少辐射热传输。研究人员通过实验证明了这种气凝胶在真空中具有创纪录的低导热性。此外，他们还设计了一个在高真空条件下工作的月球基地模型，以展示气凝胶在地外探测中的超保温能力。
徐翔教授表示：“我们成功实现了无机气凝胶卓越的机械性能与热性能的结合，并定义了一个强大的材料系统，适用于极端条件下的热超保温，如月球和火星基地、卫星和航天器。这种材料和结构设计也可能为无机气凝胶赋予其他独特功能提供机会。”
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希望本篇文章《用于超保温的化学键合多纳米层气凝胶》能对你有所帮助！
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