陶瓷气凝胶的晶界偏聚：实现极端条件下的可靠隔热性能

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《Nature Communications》：Grain boundary segregation of ceramic aerogels for reliable thermal insulation at extreme conditions

【字体：大中小】 时间：2026年09月01日 来源：Nature Communications 18.1

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　　摘要在极端条件下进行隔热处理时，材料需要具备较高的热稳定性和绝缘性能，以确保航空航天、军事及高温产业中关键系统的正常运行与安全。到目前为止，陶瓷气凝胶是最具潜力的候选材料。然而，由于高温下晶粒生长的影响，这类气凝胶仍存在结构稳定性不足和隔热性能下降的问题，这可能导致灾难性的故障。

摘要

在极端条件下进行隔热处理时，材料需要具备较高的热稳定性和绝缘性能，以确保航空航天、军事及高温产业中关键系统的正常运行与安全。到目前为止，陶瓷气凝胶是最具潜力的候选材料。然而，由于高温下晶粒生长的影响，这类气凝胶仍存在结构稳定性不足和隔热性能下降的问题，这可能导致灾难性的故障。本文报道了一种特殊的晶界偏析现象：在Y₆Zr₁O₁₁纤维状气凝胶中，锆元素在钇铝氧石（ytria-zirconia）晶界处发生偏析，从而抑制了晶界的移动，实现了晶粒的细化。该气凝胶采用气流辅助的离心纺丝法制备，其晶粒尺寸仅为172纳米，在1500℃空气中使用时体积收缩率小于3%；同时具有高达98.12%的近红外反射率以及89 mW·m^-1·K^{-1^-3}

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