TiO_(2)/mullite卷曲纤维陶瓷海绵的制备及性能研究OA

陶瓷纳米纤维材料因其轻质、高孔隙率及高比表面积等优势,在航空航天、汽车工业、能源、生物医学及环境保护等领域具有广泛应用前景。本研究采用共轭静电纺丝及热处理技术制备了氧化钛/莫来石(TiO_(2)/mullite)卷曲纳米纤维海绵(NFS),系统研究了其力学增强机制与高温隔热应用潜力。结果表明:通过调控溶剂挥发梯度、聚合物分解差异的协同作用,成功构建出具有螺旋卷曲结构的TiO_(2)/mullite复合纤维。由此复合纤维组成的纤维海绵表现出优异的综合性能:在力学方面,得益于螺旋结构的解旋吸能与双组分界面协同作用,其最大拉伸应变较纯TiO_(2)NFS和纯mullite NFs的平均值提高60%以上;在热学方面,材料具备超低导热系数(0.0355W·m^(-1)·K^(-1)),并在1200℃高温下具备优异的隔热和耐热性能。此外,利用不同聚合物模板,成功制备出了纯TiO_(2)卷曲纤维海绵,体现了陶瓷卷曲纤维制备方法的普适性。本研究通过结构设计实现了陶瓷纳米纤维材料力学性能与热学性能的协同提升,为其在高温隔热领域的应用提供了新材料与设计思路。