ACS Nano: 西安交通大学の研究者が弾性セラミックエアロゲル3Dプリント技術の研究で進歩を遂げる

ACS Nano: 西安交通大学の研究者が弾性セラミックエアロゲル3Dプリント技術の研究で進歩を遂げる
出典: 西安交通大学材料科学工学部

弾性セラミックエアロゲルは、軽量、低熱伝導性、優れた回復圧縮性などの特徴を持つ新しいタイプの材料であり、断熱、触媒、濾過、航空宇宙など幅広い応用が期待されています。しかし、物理的特性と機械的特性を調整できる、合理的に設計されたマルチスケール構造を持つ弾性セラミックエアロゲルの構築は、依然として大きな課題となっています。

上記の課題に対処するため、西安交通大学の王宏傑教授のチームは、インク直接書き込み 3D 印刷と化学蒸着法を組み合わせて、プログラム可能な形状と調整可能な力/熱特性を備えた SiC ナノワイヤ エアロゲルを作成するプロセスを開発しました。作製した格子構造のSiCナノワイヤエアロゲルは、約2桁の0.012~5.800MPaの広範囲の圧縮弾性率制御を実現できます。さらに重要なのは、カスタマイズされた軽量で弾性のある SiC ナノワイヤエアロゲルは、低い熱伝導率 (0.046 Wm–1 K–1) を示すことです。エアロゲル格子の構造を制御し、エアロゲルの優れた断熱特性と組み合わせることで、熱流管理を実現できます。本研究は、柔軟な熱管理デバイス、軽量工学構造、およびその他の潜在的な用途で使用されることが期待される弾性セラ​​ミックエアロゲルの設計と迅速な製造のための代替アプローチを提供します。

関連する研究結果は、「弾力性のある SiC ナノワイヤ エアロゲルの付加製造」と題する論文として ACS Nano 誌に掲載されました。


関連論文リンク: https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01039

図 1. 直接インク書き込みによる SiC ナノワイヤ エアロゲルの付加製造戦略。図 2. SiC ナノワイヤ エアロゲル格子の形態と構造。 図3. 圧縮率 図4. 熱管理性能
まとめ

要約すると、弾性 SiC ナノワイヤ エアロゲルは積層造形によって製造されました。設計された複雑な構造と制御可能な密度を持つシリコンカーバイドナノワイヤエアロゲルが得られます。 SiC ナノワイヤ エアロゲルは機械的強度を調整できるため、特定のアプリケーション シナリオに合わせてカスタマイズできます。シリコンカーバイドナノワイヤエアロゲルは熱伝導率も低く、断熱関連の用途の要件を満たしています。さらに、包括的な機械的特性と断熱特性を考慮すると、3D 構造の SiC ナノワイヤ エアロゲルの潜在的な用途は、高温フィルター、触媒支持体、電極セパレーター、エネルギーおよび環境アプリケーションなど、熱管理を超えたより高度な分野に拡大すると予想されます。
弾性セラミックエアロゲル、西安交通大学、SiC

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