Создан новый изолирующий материал - почти невесомый и огнеупорный - Гранит науки - 2019-02-22

Новый пористый аэрогель на 99 процентов состоит из пустоты, а остальное в нем – керамический материал атомной толщины под названием гексагональный нитрид бора, он же «микрокерамика» или «белый графит». Структура нового материала обеспечивает ему чрезвычайную огнеупорность и устойчивость к большому перепаду температур, сообщают авторы разработки в журнале Science. «Это невероятно трудно – делать материалы, которые не только легкие, но и могут быть достаточно жаропрочными», комментирует достижение коллег Дип Джаривала (Deep Jariwala), инженер из Пенсильванского университета (University of Pennsylvania). Новый сверхлегкий материал может оказаться особенно востребованным в космической промышленности: для изоляции компонентов космических аппаратов, которые испытывают очень сильные перепады температур, двигаясь в направлении Солнца и при вхождении в земную атмосферу на обратном пути. Аэрогель представляет собой сеть мельчайших воздушных кармашков, каждый из которых отделен от другого слоем гексагонального нитрида бора толщиной в два атома. Подобно тому как окна с двойным остеклением сохраняют тепло дома в зимнее время, двухатомный керамический барьер изолирует тепло в пределах одного воздушного пузырька, делая невозможным его теплообмен с другими пузырьками. Кроме того, тепло почти не распространяется по шестигранным слоям нитрида бора, потому что для этого ему «придется перемещаться окольными путями», поясняет один из создателей нового материала Сянфэн Дуань (Xiangfeng Duan) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles).

В то время как другие керамические аэрогели не выдерживают резких перепадов температур или длительного нагревания, новый аэрогель перенес без изменений 500 циклов быстрого нагревания и охлаждения от –198° C до 900° C со скоростью 275° C в секунду, а также постоянную температуру в 1400° C на протяжении недели. Кусочком такого изолятора обернули цветок, который затем продержали в пламени при 500° C. Цветок почти не высох. Превосходные свойства материала основаны как на отрицательном коэффициенте Пуассона (при сжатии он сокращается внутрь, а не выпячивается в перпендикулярном сжатию направлении, как обычные материалы), так и отрицательном коэффициенте теплового расширения (при нагревании он не расширяется, а сжимается). Дуаню с коллегами удалось совместить эти два свойства, не встречающиеся у обычных материалов, благодаря точно расчитанной микроструктуре аэрогеля. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».