来源 | Journal of Non-Crystalline Solids

链接 | https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2025.123618

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背景介绍

在航空航天、电动汽车等尖端领域，高效的热密封材料对于保障设备安全运行至关重要。想象一下，飞机不同舱段间的巨大温差，或是电动车电池热失控时的危险高温，都需要材料既能强力隔热，又能承受反复挤压变形。然而，传统二氧化硅气凝胶虽以超低热导率著称，却普遍存在脆性大、易碎裂的致命弱点，难以满足实际应用需求。

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成果掠影

近日，南京工业大学孔勇、沈晓冬教授团队创新性地合成了一种高柔韧二氧化硅气凝胶（FSA）。可逆变形高达90%，能承受1.5吨汽车碾压，万次压缩不变形，高温下隔热依旧，为航空器和电动汽车的极端环境热密封提供革命性材料。通过采用原位共缩聚技术，创新性地将甲基三甲氧基硅烷（MTMS）与二甲基二甲氧基硅氧烷（DMDMS）作为前驱体，成功合成了一系列柔性二氧化硅气凝胶。研究人员发现，通过调节DMDMS与MTMS的体积比（D/M），可以精准控制硅氧硅（Si-O-Si）网络的交联密度。DMDMS分子链更长、官能度更低，其比例增加能有效降低网络交联度，赋予材料更高的柔韧性。相关研究成果以“Fatigue resistant flexible silica aerogel for thermal sealing under force-heat coupling conditions”为题发表在《Journal of Non-Crystalline Solids》期刊上。

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图文导读

图1.高柔性气凝胶的原位共缩聚成型机理。

图2.不同D/M比例对高柔性气凝胶力学及微观结构影响。

图3.高柔性气凝胶的耐压、抗疲劳性能表征。

图4.高柔性气凝胶的疏水性能。

图5.高柔性气凝胶的热物性能。

图6.高柔性气凝胶的微观形貌随温度的演变规律。

图7.高柔性气凝胶热-力耦合下的隔热性能。

图8.高柔性气凝胶的耐极温性能。

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小结

南京工业大学这项研究不仅成功开发了一种性能卓越的柔性隔热材料，更重要的是，它通过巧妙的分子设计和工艺控制，实现了二氧化硅气凝胶从“脆饼干”到“橡胶般柔韧强韧”的华丽蜕变，并首次系统验证了其在模拟真实严苛工况（力-热耦合）下的可靠性。这项成果为下一代高性能热密封材料的设计提供了重要指导，在推动航空安全和电动汽车电池安全技术发展方面具有广阔的应用前景。未来，有望在更多高精尖领域看到这种“压不垮、烧不坏”的超强气凝胶的身影！