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导读：本文利用耐火陶瓷的高温稳定性，开发一种新方法制造空心纳米晶，实现超绝热材料在广泛的温度范围，在这里，气体的空隙大多是孤立在单个颗粒中，尺寸与空气分子的平均自由程相当，通过克努森效应降低热传导。用空心La2Zr2O7陶瓷证明了这一普遍概念，并证明了极低的导热系数(0.?W/(myahk))，这是迄今为止硬质材料在室温以上的最低导热系数。同时厘米尺度的样品还具有超高的抗压强度(?MPa)，弯曲抗拉强度高达?MPa，在空气中具有优异的热稳定性，高达?℃。晶体陶瓷纳米线（1D）和纳米壳（2D）在弯曲甚至拉伸方面具有惊人的机械强度。如果将其适当地组装到闭孔泡沫或开孔纳米晶格中，3D组件将具有令人满意的缺陷容忍度。通过明智地控制气孔拓扑和几何形状的多孔材料设计可以将宏观固体的有效特性改变几个数量级。特别是，已经表明，通过调整多孔结构的孔隙率（范围从几个到95vol％）、孔径（范围从几纳米到几毫米）、形状、互连性和分布，可以使导热特性发生很大变化。所有这些都受到制造方法的强烈影响。例如，大量的空心微/纳米结构已经通过硬/软/牺牲模板合成，并已用于增强热绝缘性，其中空腔尺寸减小到约≤nm导致有效热导率明显降低。然而，为了获得超低的导热率，通常需要高的孔隙率，即低的密度，这常常导致较差的机械完整性。幸运的是，如果适当设计材料的微体系结构，则可以大大减缓机械降解。在此，清华大学汪长安教授团队在La2Zr2O7（LZO）上利用了这样的设计自由度，这是一种难熔陶瓷，其热导率较低，并且比氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）具有更好的热稳定性。在精心设计的中空多晶（称为“Voronoi泡沫”）中有效的热导率可以再降低两个数量级，同时保持令人满意的强度特性（作为硬质材料），目前提出的合成策略是通用的，可以应用于许多晶体陶瓷材料。相关研究成果以题“Hollow-grained“Voronoifoam”ceramicswithhighstrengthandthermalsuperinsulationupto?°C”发表在国际材料顶级期刊materialstoday上。论文链接：


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