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Ein neuer Typ eines wärmeisolierenden Gasgels mit Bornitrid (hBN) mit Hohlwandstruktur

Mar 27, 2019

Vor kurzem arbeitete Hao Menglong, ein junger Lehrer der Schule für Energie und Umwelt an der Southeast University, mit der University of California in Los Angeles und anderen Einheiten in den Vereinigten Staaten zusammen, um einen neuen Typ eines wärmeisolierenden Luftgels zu entwickeln, der eine hohle Porenwandstruktur enthält von Bornitrid (hBN). Die Forschungsergebnisse wurden in Science veröffentlicht


Es wird berichtet, dass es sich bei Aerogel um eine neue Generation von Wärmedämmungsmaterial handelt, die aufgrund ihrer extrem niedrigen Wärmeleitfähigkeit vielversprechend ist. Derzeit haben Aerogele auf dem Markt jedoch viele Nachteile bei der Anwendung von Luft- und Raumfahrt und anderen extremen Umgebungen. Zum Beispiel erhöht die Dichte von Silica-Aerogelen die Belastung des Weltraumfahrzeugs. Graphen-Aerogele sind leicht an Luft zu oxidieren, und es ist schwierig, der hohen Temperatur der Wiedereintrittskapsel zu widerstehen, wenn sie in die Atmosphäre gelangt. Nitrierende (hBN) -Aerogele können die Nachteile herkömmlicher Aerogele mit schlechter thermischer Stabilität, zerbrechlicher und hoher Dichte durch die Hohllochwandstruktur effektiv beseitigen. Es wird erwartet, dass diese bahnbrechende Technologie in der thermischen Luftfahrtkontrolle und der Energieeinsparung in Gebäuden weit verbreitet ist.


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Das Forscherteam von Hao Menglong hat die chemische Zusammensetzung und die Struktur von Materialien mit mehreren Skalen rational basierend auf ihren Leistungszielen entworfen. Zunächst wird hBN als grundlegende Struktureinheit gewählt, um die thermische Stabilität bei hoher Temperatur in Luft zu erreichen. Zweitens wird unter Verwendung des Verfahrens zum Abscheiden der hBN-Nanoschicht auf einer Graphen-Aerogel-Schablone und Ätzen der Schablone die einzigartige Hohllochwandstruktur erhalten, die den Wärmeleitungsquerschnitt und die effektive Wärmeleitfähigkeit weiter verringert. Durch Steuern des Kühlverfahrens im Aerogel-Formungsprozess bildete das lamellare hBN zusätzlich eine hyperbolische Mikrostruktur, was dazu führte, dass das Material eine mechanische, superstabile Struktur mit einem negativen Poisson-Verhältnis aufwies. Die Ergebnisse der Materialcharakterisierung zeigen, dass die Aerogelstruktur eine hervorragende Leistung bei verschiedenen Indikatoren erzielt hat, einschließlich extrem niedriger Dichte (0,1 mg / ml), hoher Temperaturstabilität (1400 ° C) und extrem niedriger Wärmeleitfähigkeit (im Vakuum kann so niedrig sein B. 2,4 mW / m K), Superelastizität (95% Verformung), Stabilisierung des thermischen Schocks (275 ° C / s) und negativer thermischer Ausdehnungskoeffizient.

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