传统陶瓷气凝胶虽因低密度、低导热性等特点，在隔热、催化等领域具应用潜力，但存在两大关键瓶颈：一是力学性能脆弱，固有珠链状微观结构导致抗冲击性差，多数材料可恢复压缩应变＜30%；二是高温稳定性不足，如SiO2基气凝胶在＞900℃时易发生结构坍塌与体积收缩，难以适应极端环境需求。对此，国内有关研究团队究采用“电纺-浸涂堆叠-冷冻干燥-煅烧” 四步法，开发了超强力学性能、超弹性、耐1300℃以上的层状多拱结构ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶（ZrAlNFAs）。据相关研究显示，ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶力学性能显著优于传统陶瓷气凝胶：90% 应变下可快速恢复，抗压强度达1100kPa，能支撑自身重量6 万倍以上；60% 应变下经1000 次循环压缩，仍保留70% 初始强度，塑性变形仅12.5%，能量损失系数稳定在0.26。同时，ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶展现卓越的温度不变性超弹性：在- 196℃（液氮环境）与500℃下，1000 次循环后仍维持超弹性，储能模量与阻尼比基本不变；最高耐受温度达1300℃，1300℃处理后无明显体积损失，而1500℃以上才发生ZrO2四方相向单斜相转变与晶粒长大（平均晶粒尺寸从30.3nm增至55.3nm）。全陶瓷成分是高温稳定性的关键，ZrO2提供抗高温能力，Al2O3抑制ZrO2相变，AlPO4粘结层在1100-1500℃下保持结构稳定。此外，ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶室温热导率低至0.0322W・m-¹・K-¹，5mm厚样品在1300℃喷灯火焰下加热10 分钟，背面最高温度仅180℃，且宏观与微观结构完整，无明显烧蚀。低导热性源于高孔隙率抑制气体对流，层状结构削弱热辐射，纳米纤维低固导热率减少固体传热，三者协同实现高效隔热。
小结
ZrO2-Al2O3纳米纤维气凝胶突破传统陶瓷气凝胶的性能瓶颈：在制备上，将电纺技术与AHP 交联结合，实现材料形状可定制与柔性卷曲；在性能上，同步实现90% 应变恢复率、1100kPa 抗压强度、-196至1300℃宽温域稳定性及0.0322W・m-¹・K-¹低导热率，解决 “高强度与超弹性难共存”“高温下结构易失效” 两大行业难题。该材料为航空航天、高温工业设备等极端环境的隔热防护提供理想解决方案，同时其层状多拱结构设计思路，也为其他多孔陶瓷材料的性能优化提供重要参考。
图 1 ZrO₂-Al₂O₃纳米纤维膜构建层状纳米纤维气凝胶
图2 ZrO₂-Al₂O₃纳米纤维气凝胶（ZrAlNFAs）的力学性能及压缩机制
图 3 ZrO₂-Al₂O₃纳米纤维气凝胶（ZrAlNFAs）超弹性相关测试
图 4 ZrO₂-Al₂O₃纳米纤维气凝胶（ZrAlNFAs）的隔热性能
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