Исследователи из Китая сделали прорыв в области керамических материалов, создав уникальную керамику, сочетающую в себе термостойкость и необычную гибкость. Новый продукт способен выдерживать экстремальные условия: его можно скручивать, подвергать сильному сжатию, замораживать до температуры жидкого азота и нагревать до красного каления, не боясь разрушения. Благодаря этому, материал может найти свое применение в космической индустрии и других отраслях, где требуются легкие, прочные и термостойкие компоненты.
Хрупкость традиционной керамики
Классическая керамика известна своей хрупкостью, которую обуславливает жёсткая ионная или ковалентная связь атомов в кристаллической решётке. Любые трещины в такой структуре легко распространяются, что ведет к разрушению. Кроме того, при долговременном нагреве атомы в керамике склонны мигрировать, а кристаллы увеличиваться в размерах, что ухудшает её характеристики.
Инновационные подходы к созданию нового материала
В новой разработке учёные отказались от использования одного основного оксида металла и применили смесь из пяти различных атомов металлов, которые случайным образом распределяются по единой кристаллической решётке. Этот атомарный «хаос» препятствует распространению тепла и минимизирует структурную релаксацию при больших температурах.
Созданный материал представляет собой трёхмерную сеть переплетённых нановолокон толщиной около 250 нм, которые оставляют значительные пустоты между собой. Волокна способны изгибаться и скользить друг относительно друга, эффективно распределяя механическую нагрузку и предотвращая разрушение. Аэрогель может сжиматься почти на 98% от своего объёма и восстанавливать свою первоначальную форму, подобно резине. Он демонстрирует стабильность в широком температурном диапазоне — от -196 °C до +1500 °C и значительно превосходит традиционные высокотемпературные керамики по теплоизоляционным свойствам.
