Superelastic Carbon Aerogels: An Emerging Material for Advanced Thermal Protection in Extreme Environments

材料科学 保温 脆性 复合材料 灾难性故障 热保护 气凝胶 热的 热稳定性 结构稳定性 碳纳米管 热冲击 航空航天 结构工程 航空航天工程 气象学 工程类 物理 图层(电子) 量子力学
作者
Xinyi Chang,Xiaota Cheng,Hao Zhang,Wenjing Li,Lijuan He,Xia Yin,Xiaoyan Liu,Jianyong Yu,Yitao Liu,Bin Ding
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (26) 被引量:71
标识
DOI:10.1002/adfm.202215168
摘要

Abstract Carbon aerogels (CAs) are desirable for thermal protection in aerospace because of their lightweight and high‐temperature insulation characteristic; however, their intrinsic brittleness and flaw sensitivity easily trigger catastrophic failure when resisting high‐frequency thermal shocks or complex mechanical stresses. Compression is the predominant load applied on aerogels by aerodynamic pressure and pre‐tightening force; therefore, the structural elasticity and exceptional capability to keep thermal performance under impact stress are crucial in deciding the actual availability of aerogels. This review presents the recent progress in newly resilient CAs for thermal protection, focusing on reliable structural stability, thermal stability, and thermal superinsulation property. The influence law of microstructures on heat transfer behaviors is first investigated, followed by construction strategies for adiabatic CAs, emphasizing the recoverable deformability resulting from increased continuity of building blocks from 0D nanoparticles to 1D nanofibers/nanotubes and then to 2D nanosheets. Moreover, the optimization of thermal stability in high‐temperature aerobic environments and thermal insulation performance are discussed. Finally, it raises current challenges and further opportunities for CAs toward better properties and brighter prospects.
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