今日《Science》：超轻、超绝缘气凝胶

　　研究人员已经研发出了一种主要由空气组成的近乎无重量的材料，它能抵挡并防护在航空航天和工业环境中所经受的某些最极端的温度。据该报告披露，一种用具有不同寻常的双负折射率属性的新型陶瓷气凝胶展示了卓越的结构稳定性和超级绝缘性，使其成为一种可在条件苛刻环境(如太空舱上的防热罩)中使用的理想材料。

　　气凝胶是一种主要由包含在某固态媒介网络(如陶瓷、金属或碳)内的空气组成的复合材料。陶瓷气凝胶有着难以置信的轻量，并拥有可在苛刻环境中发挥作用材料所需的高度理想的特性。然而，大多数常规性的陶瓷气凝胶是脆性的，它们容易在长时间接触高温或温度出现大幅和快速摆动时退化。

　　据作者披露，这些问题极大地限制了陶瓷气凝胶作为一种超级绝缘材料的使用。Xiang Xu和同事报告了用薄如原子的六边形氮化硼(h-BN)片材所设计的一种独特的陶瓷气凝胶。通过仔细地设计陶瓷气凝胶的微观结构，Xu等人同时实现了负泊松比(这是某材料在被压缩时向外膨胀倾向的检测指标)及负热膨胀系数。

　　为了评估这些材料的力学和热学性能，作者进行了一系列的测试，其中包括将该气凝胶反复加热至900 ℃并接着将其快速冷却至-198 ℃，其变化速率达每秒275 ℃。Xu等研究人员还通过在真空中将其与接近1500 ℃的温度接触来评估长期温度应激的作用。据结果披露，在经过严格的试验之后，该气凝胶基本保持不变，其强度丧失近乎为零。Manish Chhowalla和Deep Jariwala在相关的《视角》中讨论了该气凝胶的潜力。

　　图1. 设计与制备过程

　　图2. 材料表征

　　图3. 力学性能

　　图4. 热学性能