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清华大学研发出3D打印“海绵陶瓷”材料,可制消防服和过滤污水

时间:2021-04-04 09:21 点击次数:
  本文摘要:众所周知,陶瓷因其强度低的优势,被普遍应用于多个制造业领域。然而,这种材料仅次于的缺点就是脆性。近日,清华大学的研究团队研发出有一种“海绵陶瓷”,可以解决这一缺点。 这种新型陶瓷材料超轻、耐高温,几乎不不存在传统消费陶瓷的脆性问题,而且其制取过程较慢经济,未来未来将会应用于在防水、消防人员防护服、水过滤器等领域。研究成果公开发表在近期的《科学进展》上。 该材料通过将陶瓷纳米纤维映射到海绵中纺织在一起做成,因此十分重。

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众所周知,陶瓷因其强度低的优势,被普遍应用于多个制造业领域。然而,这种材料仅次于的缺点就是脆性。近日,清华大学的研究团队研发出有一种“海绵陶瓷”,可以解决这一缺点。

这种新型陶瓷材料超轻、耐高温,几乎不不存在传统消费陶瓷的脆性问题,而且其制取过程较慢经济,未来未来将会应用于在防水、消防人员防护服、水过滤器等领域。研究成果公开发表在近期的《科学进展》上。

该材料通过将陶瓷纳米纤维映射到海绵中纺织在一起做成,因此十分重。明确工作原理是,陶瓷溶液从微小的喷丝孔喷气到纺丝箱中,然后喷气出来的丝就不会卷曲到一起,就像用糖丝制作棉花糖一样。所以,最后制取获得的材料可以像棉花糖一样又重又硬。当人们断裂该陶瓷材料时,它可以被压扁然后声浪返近似于完整形态,而且会被损毁。

这种制取方法比3D打印机或者静电纺丝更为省时,成本也更加较低,可以构建大规模生产。据文章的通讯作者HuajianGao讲解,这项研究目的制取一种既能高度变形又可以忍受高温的材料。在实际研究过程中,研究人员尝试了几种有所不同的陶瓷材料来制取其中的海绵,还包括二氧化钛和氧化锆等。

这些材料本身是十分好的隔热材料。为了测试它们的耐热性,研究人员将花瓣摆放到有所不同的材料上,比如铁、氧化铝泡沫以及新型氧化锆陶瓷海绵等。

顶部的痉挛体将其冷却至752度,10分钟后,铁、氧化铝泡沫等材料上的花瓣都显得松脆。而氧化锆陶瓷海绵上的花瓣只是显得有点枯死,并且一小时之后,海绵顶部的温度仅有200度,展现出了很好的耐热性能。研究人员期望利用这一优势,将其利用在隔热材料,甚至是对重量、灵活性以及隔热性都有拒绝的消防服上。此前有人研发了可倾斜的耐高温陶瓷,但是它们多类似于薄纸状而不是棉花球状,而且应用于范围往往仅限于电子工业。

除了耐热性,海绵陶瓷还具备较好的通透性,因此可以用作过滤器污水,在光照下除去污染颗粒。当代的水过滤器技术中,所用的过滤器材料大多是粉末状,并且无法反复利用。而这种新型的陶瓷材料光照下仅有用15分钟就可以把人工染料分解掉,将洗手后的水吸管陶瓷后,又可以反复利用。

该研究成果证明了这种海绵陶瓷是可制取的,只不过商业化应用于仍必须时间。


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