来源：材料人 等

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7月17日，国际顶级期刊《科学》（Science）刊发了由浙江大学、西安交通大学及其相关科研研究所、实验室等16位学者联合发表的论文。

研究团队提出二维通道受限发泡法，成功制备出194种微穹顶胞元结构气凝胶（涵盖氧化物、碳化物、金属及高熵体系）。该气凝胶在极端温域（4.2K–2273K）下表现出超弹性（99%应变循环2万次）、超高温热冲击稳定性（2273K循环100次）和优异隔热性能（1273K时导热率仅53.4 mW·m⁻¹·K⁻¹）。研究解决了传统气凝胶在高温下弹性差、制备效率低、组分单一等难题，为深空探测、核聚变装置等极端热防护领域提供了新材料平台。研究成果以

Dome-celled aerogels with ultrahigh-temperature superelasticity over 2273 K
为题发表于Science。 浙江大学专职研究员庞凯、博士生夏雨星、博士后刘晓婷（已出站）及西安交通大学博士生童文浩为论文的共同第一作者，浙江大学高超、许震及刘英军为论文共同通讯作者，浙江大学是唯一通讯单位。

核心创新点

  1. 首创制备方法：二维通道受限发泡法

  • 以氧化石墨烯为前驱体，通过螯合作用捕获金属离子，在常温常压下高效发泡形成微穹顶胞元结构。

  • 突破传统冷冻干燥/超临界法局限，实现连续化、低能耗、多形态气凝胶普适性制备（无需冷冻干燥）。

颠覆性结构设计：微穹顶胞元

  • 首次将穹顶结构引入气凝胶，有限元分析表明其弹性应变能存储能力是传统蜂窝/拱形结构的10倍以上。

  • 不可展曲面特性形成可恢复褶皱，赋予材料99%超高弹性应变（传统陶瓷气凝胶<70%）。

极端温域超弹性突破

  • 实现4.2K深冷至2273K超高温环境下保持99%弹性应变（首次覆盖液氦温度至近2000℃）。

  • 提出"烯陶气凝胶"概念：石墨烯抑制陶瓷高温重结晶，陶瓷阻止石墨烯片层滑移，协同解决超高温弹性失效问题。

高熵组分与隔热性能革新

  • 构建194种气凝胶组分库，涵盖121种氧化物、38种碳化物、35种金属，支持多达30种元素的高熵体系。

  • 高熵碳化物气凝胶在2273K时导热率仅171.1 mW·m⁻¹·K⁻¹（空气26 mW·m⁻¹·K⁻¹），隔热性能超越空气。

图 1.微穹顶胞元结构气凝胶制备

图2：微穹顶胞元结构气凝胶的化学多样性

论文地址：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adw5777