Interface Chemical Welding by Nanoparticles Endow Ceramic Aerogels with Broad‐Temperature Microwave Absorption and Thermal Insulation

材料科学 气凝胶 复合材料 纳米颗粒 陶瓷 微波食品加热 焊接 复合数 吸收(声学) 保温 抗压强度 变形(气象学) 热导率 热的 热分解 纳米纤维 化学键 化学反应
作者
Han Zhang,Gao Deng,Xin Sun,Yan Lu,Guanyu Han,Zhenrong Cui,Yue Zhang,Yongyuan Zhang,Kunbo Xie,Ronghai Yu,Jianglan Shui,Xiaofang Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (28) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adfm.202524866
摘要

Abstract Ceramic aerogels are promising lightweight microwave absorbing materials, but generally face challenges in achieving excellent mechanical properties and robust microwave absorption over a wide temperature range. Herein, an in situ “chemical welding” strategy is proposed, which uses Ti 2 SnC‐derived TiO 2 /SnO 2 composite nanoparticles as “welding agents” to interconnect the SiC/SiO 2 core‐shell nanofiber network. These nanoparticles construct robust chemical bonding between adjacent fibers to enhance the mechanical properties, achieving a 33% increase in compressive strength and an 88% reduction in plastic deformation after 150 compression cycles. Experimental and theoretical calculations reveal the fundamental differences between chemically‐bonded and physically‐contacted interfaces in regulating microwave absorption. Chemical interfaces exhibit significant advantages in strengthening built‐in electric field, promoting charge separation and carrier transport, and optimizing the temperature response of permittivity. The as‐prepared SiC/SiO 2 @TiO 2 /SnO 2 aerogel with an ultrathin thickness of only 1.8 mm consistently maintains a reflection loss below −20 dB from 298 to 1073 K, outperforming previously reported ceramic aerogels. Additionally, the aerogel exhibits outstanding thermal insulation, showing great potential for infrared stealth. This chemical welding strategy is a general nanotechnology for developing high‐performance aerogels.
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