新型耐热陶瓷可以像棉花糖一样被挤压

它很轻，可以在毛茸茸的草叶上保持平衡，耐热性极佳，可以像棉花糖一样被挤压。它还是一种陶瓷材质。

在周五发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，研究人员描述了一种新型陶瓷海绵，它可以快速且经济地制造，并且不具有典型消费陶瓷（如浴室瓷砖或陶瓷独角兽）的易碎性。

陶瓷是一种适用于许多制造领域的有吸引力的材料，因为它们通常坚固耐用，虽然有点脆，但适用于多种产品。最近，研究人员发明了可以储存和释放热量的陶瓷、可用于装甲的透明坚固陶瓷，甚至还有可弯曲的陶瓷。

不过，这种新材料还是与众不同的。它非常轻，这要归功于细小的陶瓷纳米纤维被纺成海绵。中国清华大学的研究人员开发了一种名为溶液吹纺的生产方法，而不是采用成本更高、更耗时的方法，比如 3D 打印或静电纺丝。其工作原理是：陶瓷溶液从微小的喷嘴喷出，进入纺纱笼，在那里像棉花糖的细丝一样堆积起来。最终的产品轻盈蓬松，看起来像棉球。或者棉花糖。

当你挤压陶瓷时，它不会保持坚硬或破裂，而是会被挤压然后反弹回类似于其原始形状的形状。

“我们试图回答的基本科学问题是，如何制造一种高度可变形但又耐高温的材料，”该论文的通讯作者高华建在一份声明中说。“这篇论文表明，我们可以通过将陶瓷纳米纤维缠结成海绵来实现这一点，而且我们采用的方法成本低廉，并且可以大规模生产。”

工程师们用几种不同的陶瓷制成了海绵，包括二氧化钛和二氧化锆。众所周知，这类陶瓷是相当好的绝缘体，因此研究人员决定测试其耐热性。

他们把花瓣放在各种材料上，包括铁、氧化铝泡沫和新型二氧化锆陶瓷海绵。在加热到 752 华氏度的加热元件上放置 10 分钟后，其他所有材料上的花瓣都烧焦了。但由于花瓣和加热板之间只有大约 7 毫米的材料，在海绵上放置 10 分钟后，花瓣只会稍微枯萎。

不仅如此，在加热板上加热一小时后，海绵顶部的温度也只达到 200 华氏度。研究人员希望这种材料的耐热性能可以使它成为一种极好的绝缘体，甚至可能被用在消防员的衣服上，因为重量、柔韧性和耐热性是消防员服装中最重要的因素。

以前也曾制造过其他可弯曲、防火的陶瓷，但它们更像是薄纸而不是棉球，并且更多地侧重于电子产品而非其他应用。

海绵的透气性还有其他好处：二氧化钛陶瓷海绵可以吸收高达自身重量 50 倍的水。它实际上也可以净化水，与阳光发生反应去除颗粒。在一些现代水过滤技术中，二氧化钛以粉末形式去除水中的污染物，这种粉末很难重复使用。但在新的海绵形式中，这种化合物在灯光下仅 15 分钟后仍能分解水中的人工染料。经过处理后，可以拧干清水，海绵可以再次使用。

您不会很快在货架上看到陶瓷海绵和普通洗碗海绵的搭配——这项研究证明这些材料可以制造，但它们距离商业化和应用还有很长的路要走。