【材料】具有微纳米结构的三维陶瓷材料

来源：X-MOL（x-mol.com）

中国人早在新石器时代就已经发明并开始使用陶瓷材料。现今，陶瓷除了广泛应用于生活中的各个领域，还在一些新兴领域具有广阔的应用前景。但是，由于陶瓷的脆性，陶瓷的加工还存在许多技术难题。近日，浙江大学的谢涛和赵骞团队开发了一种“机械塑化-热裂解”的方法，成功制备了同时具有宏观三维复杂结构和微纳米结构的陶瓷材料。

陶瓷材料和金属、高分子材料相比具有很好的耐高温性，在许多耐高温器件中有着独特的应用。传统利用粉末烧结法制备的陶瓷受限于粉末颗粒的大小，难以制备具有微观结构的陶瓷。利用陶瓷前驱体的模板法可以获得微观结构的陶瓷，但受限于模板，难以制备复杂的三维结构。新兴的3D和4D打印为三维陶瓷的加工提供了新思路，但依旧难以同时制备具有宏观及微观复杂多级结构的陶瓷。

浙江大学团队开发的“机械塑化-热裂解”方法很好解决了陶瓷加工成型难的问题。他们在商品化的硅橡胶中加入特殊的催化剂，促使硅橡胶中的硅-氧键发生可逆交换，从而改变硅橡胶网络的拓扑结构，宏观表现出永久形状的变化。这种变形和硅橡胶的弹性形变不同，是一类在无需模具的情况下实现固态状态下形状变化的塑性形变。结合传统的模板法，他们就能简单制备表面具有微纳米结构的三维硅橡胶，通过高温热裂解后，能获得具有复杂三维结构的陶瓷材料。其在自然光下拥有色彩斑斓的结构色；宏观形状为展翅的蝴蝶。

作者利用“机械塑化-热裂解”的方法能够制备出各式各样形状的陶瓷。值得注意的是，利用初始模具通过重复的塑化、热裂解和重塑的方法可以获得多种多样的微纳米结构。此外，这类材料还可以应用在陶瓷的功能器件，例如用于散热的微流道、红外光反射器等。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是浙江大学的博士研究生郑宁和侯京京。

该论文作者为：Ning Zheng, Jingjing Hou, Hangbo Zhao, Jingjun Wu, Yingwu Luo, Hao Bai, John A. Rogers, Qian Zhao, Tao Xie