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在美国空军研究实验室资助，美国普渡大学开发出一种新的轻质、耐火、超弹的石墨烯-陶瓷复合材料。这种材料不仅具有高强度，同时具备导电和隔热性能，在传感器、热防护系统等领域具有广泛应用前景。

这种材料比羽毛轻，密度相当低，具有非常高的比强度。该材料将氧化铝纳米层与石墨烯结合在一起，这两种材料都是脆性的。这种脆性通过超材料蜂窝微观结构来中和，这种蜂窝微观结构可以提供超弹性和结构完整性。一般而言，石墨烯暴露在高温下，易发生性能降低。但是陶瓷和铝氧化物可以耐热耐火，这种特性可用于飞机的热防护。此外，这种复合材料的轻质、高强和冲击吸收性能，使得该材料适用于制造柔性电子设备和大型应变传感器的基板。

研究人员表示，鉴于这种材料的高导电性以及优异的热绝缘性能，其可用作阻燃剂，热绝缘涂层，传感器和将热转化为电的设备。

目前陶瓷基的组件具有多功能的应用，包括热防护蒙皮、智能传感器、电磁波吸收体以及抗腐蚀涂层。然而，陶瓷基的材料存在几个基本的瓶颈，阻碍了它们作为结构和功能组件的应用。

这种多功能陶瓷-石墨烯超材料由微观结构提供超弹性和结构鲁棒性，这种微观结构是分层级的蜂窝结构，由多层纳米层蜂窝单元作为基本弹性单元。这种超材料显示出一系列优异性能，同时具备陶瓷和陶瓷基复合材料不同的结构。

这种复合材料由内连通的石墨烯夹层单元加载陶瓷层之间构成，石墨烯气凝胶与陶瓷层之间通过原子层沉积方式实现化学连接。研究人员小心控制石墨烯气凝胶的几何形貌，然后再上面沉积一层非常薄的陶瓷，于是气凝胶的力学性能实现多功能化。这项工作使得石墨烯成为一个更加多功能的材料，下一步是将该工艺扩大到工业生产尺度。（航空工业发展研究中心 胡燕萍）