哈尔滨工业大学：首次以通讯单位在《Science》发文_风闻

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2019年2月15日，哈工大土木工程学院李惠（Hui Li）教授和加州大学洛杉矶分校的黄昱、段镶锋（共同通讯作者）在Science上在线发表了题为“Double-negative-indexceramic aerogels for thermal superinsulation”的文章。

论文链接：http://science.sciencemag.org/content/363/6428/723

陶瓷气凝胶以其低密度、低热导率和良好的耐火、耐腐蚀特性而被认为是理想的隔热材料。然而，质脆以及晶化诱导的粉碎行为使得陶瓷气凝胶常常在显著的温度梯度变化或者长期的高温暴露中表现出严重的强度退化甚至结构崩塌的现象。鉴于极端条件下的隔热要求相应的材料具备异常优异的稳定性，因此同时具备强大的机械和热学稳定性就成为陶瓷气凝胶在隔热领域进一步发展应用的主要障碍。

哈工大李惠教授和加州大学洛杉矶分校的黄昱、段镶锋（共同通讯作者）报道了一种具有双曲结构的三维hBN陶瓷气凝胶，同时具有负的热膨胀系数和负的泊松比，具备超轻、高力学强度和超级隔热三大特点。研究团队利用三维石墨烯气凝胶模板设计合成了同时具有强大的机械和热学稳定性的氮化硼（hBNAGs）以及碳化硅（βSiCAGs）陶瓷气凝胶材料。

这类陶瓷材料由纳米层状双窗格壁组成，整体呈现出超低密度的双曲线构造形态。而这一特殊结构赋予材料负泊松比（-0.25）以及负线性热膨胀系数（-1.8x10-6/℃），致使材料维持热稳定性的同时依然能表现出优异的可变形性和断裂韧性。在剧烈的热休克（大约275℃/s）以及长期高温暴露过程中，这类材料表现出优异的热稳定性以及几乎为零的强度损失。同时此种气凝胶还表现出超低的热导率（在真空中约为2.4 mW/m·K，在空气中约为20 mW/m·K），因此研究人员认为基于上述新型陶瓷气凝胶可以设计理想的超级隔热系统并在航天器等领域有所应用。

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图1. 设计与制备过程

图2. 材料表征

徐翔，1985年生，哈工大土木工程学院副教授。

2010-2014年，哈工大土木工程学院防灾减灾工程及其防护工程，博士（导师：李惠教授）。

2012-2013年，美国加州大学圣地亚哥分校结构与材料工程系，CSC联合培养博士。

2015-2017年，哈工大航天学院复合材料研究所，博士后（李宜彬课题组）。

2015-2016年，美国哥伦比亚大学地球与环境系，博士后。

2016-2018年，美国加州大学洛杉矶分校化学与生物系，博士后。

张强强，兰州大学土木工程与力学学院西部灾害与环境力学教育部重点实验室副教授。哈工大2012级工程力学博士，2016年进入兰州大学工作。

2015年报道，李惠教授课题组成功研制出了一种新型智能石墨烯气凝胶材料，该材料为已报道的目前世界上最轻的磁弹性体材料，相关研究成果发表于国际期刊《美国化学会纳米》，徐翔为第一作者。

2016年报道，由哈工大李惠教授指导的2012级博士研究生张强强以第一作者身份在国际着名期刊《先进材料》上发表题为“双曲形貌3D石墨烯超材料负泊松比和超材料研究”的科研论文，在国际上首次研究了三维石墨烯材料中存在的负泊松比效应和超弹性特征。李惠教授和徐翔为共同通讯作者。同年，李惠教授课题组张强强、纽约州立大学布法罗分校Chi Zhou博士和堪萨斯州立大学Dong Lin博士等人，在纳米技术杂志《Small》上报告以石墨烯为原料利用3D打印技术制造石墨烯气凝胶，使得制备这种世界上最轻的材料变的容易许多。（来源：今日哈工大）

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