近日，同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院納米多孔材料課題組通過模仿北極熊毛發(fā)的膜孔結(jié)構(gòu)，采用化學(xué)氣相沉積法和煅燒工藝，獲得了新型二氧化硅納米管氣凝膠（Silica Nanotube Aerogel，SNTA）材料。該材料具有優(yōu)良的保溫隔熱性能和遠(yuǎn)紅外阻隔能力，可提供理想的溫室效應(yīng)；其力學(xué)性能優(yōu)良，甚至可被加工成壁厚只有500微米的套筒。更為有趣的是，其纖細(xì)的納米管狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了瑞利散射，使其可見光和近紅外線的透射率高而紫外透射率很低，可以兼顧高效采光、集熱和紫外防護(hù)，極其適合在高緯度地區(qū)或太空中應(yīng)用。相較而言，北極熊毛的結(jié)構(gòu)尺寸則大很多，其光學(xué)性能與SNTA正好相反，透過紫外線而反射可見光和近紅外線，不利于人類使用。
該工作事實(shí)上是課題組研究高溫有氧環(huán)境紅外阻隔時的意外收獲，最終以“Multifunctional Silica Nanotube Aerogels Inspired by Polar Bear Hair for Light Management and Thermal Insulation”為題發(fā)表在國際知名期刊《Chemistry of Materials》上，為新型氣凝膠材料的結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)提出了新的方案，對超輕材料、保溫隔熱、航空航天和民用等領(lǐng)域具有重要意義。
該論文的通訊作者兼共同第一作者為同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院副教授杜艾，由他提出思路并設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，第一作者碩士生汪宏強(qiáng)開展實(shí)驗(yàn)，并與杜艾共同撰寫論文，作者之一博士生吳學(xué)玲為本報道配圖，周斌、張志華、沈軍等教師和部分研究生也參與了該工作，歷時一年多完成。該工作受到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專項(xiàng)和上海市特殊人工微結(jié)構(gòu)材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題的支持。
