新型层状材料兼具高刚度与卓越隔热性能

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良好的隔热性能在航天探索、能源系统、电子产品和炊具等众多行业中发挥着至关重要的作用。其基本原理很简单：需要一种能够减缓热量传递并防止热量从一个区域扩散到另一个区域的材料。

但这里有一个有趣的细微差别。坚硬且强度高的材料往往导热性好，而柔软且耐用性较差的材料往往隔热性更好。例如，金属板能让热量非常容易地穿透，而用于建筑隔热的泡沫则能极大地减缓热量穿过墙壁的速度。泡沫的缺点是其耐用性不如金属。

棘手的问题在于，这很难反过来轻易实现，这意味着很难同时获得这两种特性——高刚度和良好的隔热性。

这正是北卡罗来纳州立大学的研究人员决定迎接的挑战：如果我们能同时拥有这两种特性呢？通过运用一些先进的分子工程技术，他们开发出了一种结合了这两种特性的新材料。

研究人员使用了一种被称为二维有机-无机杂化钙钛矿的材料。这个名字听起来极其复杂，但其背后的原理却相当简单：它是由有机层和无机层交替构建而成的材料——可以把它想象成一个微观层面的千层蛋糕。

有机层由碳基分子构成。然而，科学家们对这些分子进行了改造，用被称为苯环的更刚性结构取代了柔性的碳链。这使他们能够控制材料的行为，在保持其隔热性能的同时使其变得更坚硬。无机层则含有碘化铅等元素。

结果相当令人印象深刻。

在室温下，这种新材料的热导率约为0.04瓦/米·开尔文。这仅仅意味着热量通过这种材料散失的速度极慢，可与玻璃纤维隔热材料相媲美。同时，该材料的刚度达到7.7吉帕斯卡。这个数字远不及铝或钢的刚度，但明显高于典型的泡沫和气凝胶，并且非常接近塑料或木材。

“我们制造的材料比硅树脂硬700到10000倍，并且隔热性能是其五倍，”北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程副教授、论文共同通讯作者刘军（Jun Liu）表示。作为参考，硅树脂被广泛用于隔热，例如在烤箱手套中。

研究人员表示，这种方法有可能很容易地扩大规模，并且这种材料可以生产成薄泡沫或涂层。这最终可能使其在不久的将来成为电子产品、热障涂层、能源系统和航天技术中的重要组成部分。

资讯来源

- newatlas.com（2026-10-12） - 原文：新型层状材料兼具高刚度与卓越隔热性能 - https://newatlas.com/materials/multi-layered-material-thermal-insulator