美国研发出超轻纳米银丝气凝胶 有望推动能源和电子行业发展

作者:中航复材科技 时间:2017/11/24

图1 劳伦斯·利弗莫尔国家实验室制造的超轻纳米银丝气凝胶

  美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究人员开发出一种名为“超轻纳米银丝气凝胶”的新型低密度泡沫金属,密度最小仅为空气的4倍,具有优异的力学和电子性能,该种材料的发展有望推动电子、能量储存、催化剂载体、燃料电池、传感器以及医疗设备等行业进步。

  泡沫金属(亦称多孔金属)是一种具有轻质、高表面积、高导电性、低导热性的新型材料,其优异的特性能够有效提高产品的性能。使用常规方法制造泡沫金属所需的条件极为苛刻,需要在高温、高压的环境中进行,有时还需隔绝氧气,不利于批量化生产,从而限制了其更加广泛的应用。这种新型的“超轻纳米银丝气凝胶”则通过采用纳米银丝作为原料形成气凝胶的方式生产,避免了这些苛刻的限制条件。此外,这种银丝气凝胶还具有更好的电导率和力学性能以及密度可调节、孔隙结构可控制等优势,使其在实际应用中更具有吸引力。

图2 超轻纳米银丝气凝胶电镜扫描图像

  这种超轻导电银丝气凝胶使用纳米银丝组合的新方法制成,纳米银丝采用多元醇合成以及选择性沉淀纯化的方式制备。并通过冷凝纳米银丝水悬浮液然后热烧结连接的方式形成气凝胶。使用这种方式制备的银丝气凝胶具有独特的各向异性微孔结构,电导率达51000S / m,气凝胶密度可通过纳米银丝水悬浮液的浓度精确控制,最低可达4.8 mg/cc,且可成型各种形状。此外,力学研究表明,纳米银丝气凝胶的“弹性强度”模量高达16 800 Pa。

  成功研发这种超轻银丝气凝胶主要得益于劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的原材料定制能力,除定制这种高质量纳米银丝外,这种原料定制能力还使其能够依据不同的需求制备各种高指标要求的原材料以满足应用。这种新型纳米银丝气凝胶的高孔隙率以及优异的力学/电气性能有望在燃料电池、储能、医疗、催化剂、传感器等领域获得更为广泛的应用。(来源:SAMPE)