近日，西安工程大學(xué)張坤團(tuán)隊發(fā)表在《Advanced Optical Materials》的最新工作把柔性可見發(fā)光的耐溫極限推至375℃，并首次利用X射線全散射測量為非晶陶瓷納米纖維的“柔韌性+高溫發(fā)光”機(jī)制拍下了微觀結(jié)構(gòu)高清特寫。

柔性光致發(fā)光材料作為一類可適配復(fù)雜曲面的光學(xué)材料，在極端環(huán)境監(jiān)測、特種裝備可視化及高溫設(shè)備標(biāo)識等領(lǐng)域具有不可替代的應(yīng)用價值。然而，傳統(tǒng)柔性光致發(fā)光材料在極端條件下的服役性能存在顯著局限：基材耐高溫瓶頸、發(fā)光均勻性調(diào)控難題、高溫發(fā)光猝滅效應(yīng)。

該研究開發(fā)了耐極端溫度的非晶氧化物陶瓷納米纖維發(fā)光膜，克服了傳統(tǒng)光致發(fā)光材料局限，創(chuàng)造了柔性光致發(fā)光材料的最高可見發(fā)光溫度紀(jì)錄，首次揭示非晶陶瓷納米纖維的短/中程有序結(jié)構(gòu)對性能的關(guān)鍵作用，非晶≠混亂，其非晶態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計為解決“高溫-柔性-發(fā)光穩(wěn)定性”的協(xié)同調(diào)控難題提供了全新思路，SLZ納米纖維膜所具備的超寬溫域發(fā)光穩(wěn)定性、高溫力學(xué)可靠性及優(yōu)異柔性，有望推動柔性光學(xué)器件在極端環(huán)境監(jiān)測、高溫設(shè)備可視化標(biāo)識、特種防護(hù)裝備等領(lǐng)域的應(yīng)用突破，為柔性光電子材料的功能拓展提供了重要的實驗依據(jù)與理論支撐。

此前，張坤團(tuán)隊就提出一種不論在零下196℃還是1000℃超高溫都足夠安全的柔性陶瓷膜。

陶瓷納米纖維膜因其質(zhì)量輕、低導(dǎo)熱率和優(yōu)異的防火/耐腐蝕性能而吸引著人們的關(guān)注，在個人防護(hù)、航天服裝、能源環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米陶瓷纖維膜具有多孔的幾何形態(tài)，包括納米多孔結(jié)構(gòu)和狹窄的孔徑分布，限制了通過氣體空隙的熱傳導(dǎo)，減緩了熱輻射。陶瓷納米纖維膜通常具有固有的脆性和較弱的機(jī)械性能，因此，在施加機(jī)械應(yīng)力、延長高溫暴露或急劇的溫度梯度下，陶瓷納米纖維膜容易強(qiáng)度退化或結(jié)構(gòu)崩潰，這限制了它們在許多前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。

張坤團(tuán)隊提出了一種增強(qiáng)柔性陶瓷膜的簡便方法，首先采用靜電紡絲和后續(xù)的煅燒工藝制備出氧化鋯-二氧化硅（ZrO₂-SiO₂）納米纖維和蒙脫石（MMT）納米片，接著通過交聯(lián)大規(guī)模制備出兼具高柔性、機(jī)械穩(wěn)定性和耐高溫性的輕質(zhì)陶瓷膜。由此產(chǎn)生的MMT@ZrO₂-SiO₂膜表現(xiàn)出高柔性，其彎曲剛度為0.2cN/mm，強(qiáng)大的機(jī)械性能，其抗拉強(qiáng)度高達(dá)1.83MPa，良好的耐火性，以及在-196-1000℃范圍內(nèi)不隨溫度變化的機(jī)械穩(wěn)定性。絕熱性能優(yōu)良，導(dǎo)熱系數(shù)低至 0.026 W m^-1 K^-1。

與純ZrO₂-SiO₂膜相比，MMT在多孔基體內(nèi)形成固體壁以及與ZrO₂-SiO₂纖維交聯(lián)的協(xié)同作用提高了陶瓷膜的力學(xué)穩(wěn)定性，同時提高了陶瓷膜的保溫性能，為陶瓷膜的增強(qiáng)提供了良好的策略。此外，消防員制服內(nèi)部有MMT@ZrO₂-SiO₂膜，具有最高達(dá)A2級(火焰和輻射暴露)的卓越熱防護(hù)性能，以及高達(dá)1000°C的防火性能，可保護(hù)人體免受灼傷。

參考來源：

奇光稀土、易絲幫

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山林）

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