Новый изоляционный материал: практически невесомый и чрезвычайно прочный
![021319_mt_insulating_feat.jpg](/upload/medialibrary/664/664db91b61c10ac64debe067ba120a18.jpg)
Экстремальная изоляция
Новый изоляционный материал состоит не менее чем на 99 % из воздуха, но выдерживает экстремальные температуры, способные разрушить другие материалы.
Пористый аэрогель не менее чем на 99 % состоит из воздуха, в то время как остальная его часть представлена атомарно тонким керамическим материалом, известным как гексагональный нитрид бора. Как сообщается в журнале Science от 15 февраля этого года, данный материал оказался чрезвычайно прочным в условиях высоких температур и скоростного термоциклирования с амплитудой более 1000 °С.
«Крайне сложно создать материал, имеющий не только малый вес, но и высокую жаропрочность», — пояснил Дип Яривала, инженер из Университета Пенсильвании, соавтор комментария к исследованию, опубликованному в том же номере Science. Новый сверхлегкий изоляционный материал может особенно хорошо подойти для элементов теплозащиты космических аппаратов, которые должны выдерживать экстремальные перепады температуры при повороте к Солнцу или от него или при прохождении плотных слоев атмосферы Земли.
Эффективная теплозащита
Исследователи поместили свежий цветок на кусок нового изоляционного материала толщиной 2 см, установленный над источником пламени (см. фотографию слева и тепловую карту справа). Через 15 минут температура на верхней поверхности аэрогеля составляла всего лишь 45 °C, а цветок лишь немного увял.
![021319_mt_insulating_inline_370_rev.png](/upload/medialibrary/917/917629f1791e9e33d65ff2607ff5b979.png)
Аэрогель представляет собой структуру, состоящую из множества крошечных воздушных ячеек, каждая из которых отделена от соседней двумя атомарно тонкими слоями гексагонального нитрида бора. Подобно тому, как окна с двойным стеклопакетом предотвращают потери тепла в зимние месяцы, двойная керамическая стенка затрудняет передачу тепла от одной воздушной ячейки к другой. «Тепло также слабо распространяется по материалу вдоль стенок из гексагонального нитрида бора, потому что строение материала значительно увеличивает и усложняет путь, который теплу приходится преодолевать», — объясняет соавтор исследования Сянфэн Дуань, химик и материаловед из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
В то время как другие керамические аэрогели могут разрушаться при внезапных перепадах температуры или длительном воздействии тепла, новый аэрогель выдержал 500 циклов быстрого нагрева и охлаждения от −198 °С до 900 °С, а также выдержал воздействие 1400 °С в течение целой недели. Изоляционный материал также успешно защитил цветок, который установили над пламенем температурой примерно 500 °C.
«Поскольку структура материала настолько разрежена, он, вероятно, не может применяться сам по себе, — полагает не участвовавшая в исследовании Джулия Грир, специалист по материалам в Калифорнийском технологическом институте. — Аэрогель эластичен в том смысле, что он мягок и легко сминается. Чтобы защитить аэрогель от деформирования, его, вероятно, необходимо будет поместить в оболочку из более прочного материала».
Перевод с английского. Оригинал статьи Science News Magazine (https://www.sciencenews.org/article/new-insulation-material-weightless-durable-extreme-heat)