南京工业大学|| 具有优异高温热稳定性的新型Yb2SiO5陶瓷气凝胶

科学   2024-10-10 12:57   江苏  


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陶瓷气凝胶具有高多孔性、低导热性和显著的热稳定性,在各个领域都受到广泛关注。然而,由于相变和烧结现象的问题,传统氧化物陶瓷气凝胶在较高温度下的应用受到了限制。稀土硅酸盐(包括单组分和多组分Re2SiO5Re2Si2O7)具有多种优异特性,包括高温稳定性、低热导率、抗氧化性和耐腐蚀性,在高温结构陶瓷领域备受关注。因此,尝试创建稀土陶瓷纳米结构对于开发具有耐高温和耐烧结性的新型陶瓷气凝胶非常重要。

基于此,南京工业大学崔升教授团队成功制备了Yb2SiO5陶瓷气凝胶。结果表明,Yb2SiO5陶瓷气凝胶在1400 ℃的温度下表现出优异的结构和相稳定性。此外,通过用纤维棉增强的Yb2SiO5陶瓷气凝胶复合材料,导热系数低在25 ℃时为0.038 W·m-1K-11000 ℃时仅为0.102 W·m-1K-1。丁烷喷灯测试证实复合材料具有优异的隔热性能,可满足先进纳米结构材料耐高温隔热的需求。相关研究成果以“Novel Yb2SiO5ceramic aerogel with excellent thermal stability for high-temperature thermal insulation”为题发表在Ceramics International期刊上。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.09.359


研究内容

1. Yb2SiO5陶瓷气凝胶的制备流程图

2.(a) 不同热处理温度下样品的XRD图;(b) Yb2SiO5晶粒尺寸;(c) Yb2SiO5的细化图;(d) Yb2SiO5的晶体结构模型

3.Yb2SiO51200 ℃2h后的TEMHRTEMEDS

4.(ab) 复合材料在不同温度下热处理 2h后的样品图和SEM图;(c)高温下的反应机理

5.丁烷喷枪对复合材料的考核测试及背温红外热成像图




南京工业大学材料科学与工程学院崔升教授、杨建教授为本工作的共同通讯作者,课题组博士生尚思思、硕士生王杰为论文共同第一作者

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