气凝胶

作为一种先进的热防护材料，气凝胶的隔热、耐烧蚀与力学性能至关重要。

(ii)由于低导热系数的笼型POSS结构及金属-有机键(Ta-O)的存在，可以有效提高气凝胶的隔热性能。

IIIMXene沉积物复合气凝胶蒸发器的应用

为了进一步评估PSMS气凝胶蒸发器在自然光照下海水淡化的实际应用，从10:00-17:00，PSMS蒸发器冷凝装置收集到淡水总量为18.37kgm⁻2。

受天然木材蒸腾过程的启发，创新性地制备了具有垂直排列通道的三维MXene沉积物/聚乙烯醇/海藻酸钠气凝胶蒸发器。

图1所示为PSMS气凝胶蒸发器的制备过程，黄铜在液氮中预冷，将混合溶液倒入定制的模具中，定向冷冻后干燥。

气凝胶浓度的降低，水作为间隔剂越多，冷冻干燥后气凝胶蒸发器内部的孔径就越大，导致蒸发量得到了提高。

气凝胶蒸发器具有优异的光热转换效率、耐盐性和抗生物/油/特殊环境等性能。

紫外可见近红外(UV-Vis-NiR)吸收光谱(图4b)显示，PSMS气凝胶在300-2500nm范围内具有较低的透射率(~0%)和反射率，MS含量最低的PSMS-5型气凝胶蒸发器的吸光率达到96%，而MS含量最高的PSMS-6型气凝胶蒸发器的吸光率达到98%。

青岛大学张宪胜/王莉莉、山东高等技术研究院吴小虎等人创新制备了一种具有垂直多尺寸孔隙的聚乙烯醇/海藻酸钠(PVA/SA)和MXene沉积物复合的三维立体气凝胶蒸发器(PSMS)，并进一步设计组装了太阳能“自漂浮蒸汽冷凝回收装置”。

青岛大学张宪胜等：三维MXene沉积物复合气凝胶蒸发器用于高效产生太阳能蒸汽青岛大学张宪胜等：三维MXene沉积物复合气凝胶蒸发器用于高效产生太阳能蒸汽精选

为了解析该气凝胶良好的电磁屏蔽和力学性能的机理，采用X-射线衍射光谱、小角X-射线散射光谱、X-射线光电子能谱、拉曼光谱等对气凝胶在不同温度下的微观结构进行了解析。

因此，为了满足航空航天未来发展之需求，本文提出原位合成含多种杂原子的杂化酚醛树脂前驱体，探究其杂化酚醛气凝胶的孔结构、热性能、力学性能和热防护机制，探索其在外部极端热环境下碳气凝胶的碳结构、孔结构及陶瓷化结构转变机制及其电磁屏蔽功能，为新型航天飞行器的设计奠定基础。

II气凝胶热稳定性、力学性能及隔热性能

杂化气凝胶的热稳定性分析结果表明，添加适当Ta⁵⁺可以提高杂化气凝胶的热解稳定性，BSiTa0.2-PA气凝胶的T5%和T10%分别比BSi-PA提高了158.9和200.3°C，在1000°C下的残碳率比BSi-PA高4.5%。

这种优异的热防护性能可归因于：(i)在杂化气凝胶的热解、烧蚀过程中，杂元素可以发生复杂的陶瓷反应，形成的陶瓷结构可以作为有效的热障，抵抗热流的进一步侵蚀;

通过热重-红外、X-射线衍射光谱、小角X-射线散射光谱、X-射线光电子能谱、拉曼光谱和有限元仿真等解析了杂化酚醛气凝胶热解缓释、热防护机制和其碳气凝胶的电磁屏蔽机制。

图5a-c表明，随着MS的含量越高，气凝胶浓度越低，蒸发性能越好，这是因为MS含量越高，光热转换能力越强。

气凝胶的力学特性是其在极端环境下克服变形的重要保证，杂化BSiTa0.2-PA气凝胶显示出较高的强度和模量(ε=30%强度为768.7kPa，模量为7.1MPa)。

PSMS气凝胶的制备。

(e)模拟BSiTa0.2-PA烧蚀过程的温度场云图(烧蚀0-60秒，自然冷却60-100秒)。

揭示了气凝胶在体积烧蚀过程中的微观结构演化，发现高温环境下石墨域小、陶瓷结构好、纳米孔丰富等是气凝胶具有优异热防护和电磁屏蔽性能的关键。

该酚醛气凝胶具有优异的热稳定性、良好的机械强度、低导热系数(49.6mW·m⁻1K⁻1)和耐烧蚀性能。

力学性能：(e)20%应变下BSi-PA和BSiTa-PA气凝胶的σ−ε曲线；

气凝胶浓度的降低，水作为间隔剂越多，冷冻干燥后气凝胶蒸发器内部的孔径就越大，导致蒸发量得到了提高。

随着温度从1000°C增加到1600°C，碳气凝胶骨架中的闭孔孔隙间距d逐渐增加，平均孔径r逐渐减小且小于10Å，短程孔隙有序程度逐渐增加。

图4a表明只需2.5s,水滴就完全被PSMS复合气凝胶吸收，这源于SA含有大量的羧基和羟基，SA与PVA之间的氢键作用。

PSMS气凝胶中不同组分之间的相互作用：(a)PSMS气凝胶轻质图；

II气凝胶热稳定性、力学性能及隔热性能

这种优异的热防护性能可归因于：(i)在杂化气凝胶的热解、烧蚀过程中，杂元素可以发生复杂的陶瓷反应，形成的陶瓷结构可以作为有效的热障，抵抗热流的进一步侵蚀;

PSMS气凝胶对光的良好吸收是MS的强吸收效应和垂直多孔通道共同作用的结果。

(j)气凝胶的EDS元素分布图。