陶瓷气凝胶是一种超轻质、高性能隔热材料，在航空航天、深海探测、新能源汽车等领域都有着广阔的应用前景，但传统陶瓷气凝胶的应用常受限于其脆性。为此，研究者们以柔性陶瓷纳米结构为基本单元，构筑了一类弹性陶瓷气凝胶，实现了陶瓷气凝胶在压缩/拉伸等应变下的回弹性，但这些弹性气凝胶但仍存在强度较低、承载能力不足等问题。

针对上述问题，西安交通大学bwin必赢王红洁教授课题组提出了一种通过增加纳米线间搭接结点，提高纳米线变形抗力，实现气凝胶强化的设计思路。 课题组以氮化硅（Si₃N₄）纳米线气凝胶为基体，采用化学气相沉积（CVD）技术，在气凝胶中的纳米线表面引入热解碳（PyC）层，成功在纳米线间引入了大量的PyC结点，获得了一种Si₃N₄@PyC纳米线气凝胶（Si₃N₄@PyC NWA），实现了陶瓷气凝胶强度和压缩回弹性的显著提升，突破了传统陶瓷气凝胶高强度和大回弹不能兼得的限制，为陶瓷气凝胶的强化和力学性能调控提供了新视角。此外，Si₃N₄@PyC NWA在高达1400 °C的高温含氧条件下仍表现出优异的压缩回弹性能，展现了其在高温有氧环境的应用潜力。

上述成果以《热解碳调控陶瓷纳米线气凝胶力学性能实现1400 ℃原位回弹》（Tailoring Mechanical Properties of a Ceramic Nanowire Aerogel with Pyrolytic Carbon for In Situ Resilience at 1400℃）为题，于近日发表于国际权威期刊《美国化学会·纳米》（ACS Nano，影响因子：15.625）。硕士生倪昊天为论文第一作者，王红洁教授为论文通讯作者，西安交大为唯一作者单位和通讯作者单位。

该工作得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c03816