1。1 遗态材料
遗态材料中“遗态”指的是遗传和形态,即自然界中生物体形态的遗传。这些生物体经过亿万年的演变,形成了与自然界相适应的具有功能的结构,诸如禽类的绒毛,因其蓬松的结构具有良好的保暖性能,根据此结构做出的材料,具有良好隔热性;蝴蝶翅膀具有复杂微妙的结构,根据此结构做出的太阳能电池,可充分高效吸收太阳光。遗态材料就是以自然界中种种多层次,精细复杂的结构为模板,经过人工耦合,重组其化学组成,制备出具有原模板结构的复合材料。这种结构功能一体化复合材料,由于其成分的改良,使原有性能得以改善。相比一般人工制造的仿生材料,遗态材料与生物体结构更为接近,性能更为优异[1]。
1。2 隔热遗态陶瓷的制备
在众多的遗态材料中,遗态陶瓷的研究较为深入。这一类陶瓷也称木质陶瓷,在材料领域是一个崭新的概念。这类陶瓷利用自然界中的细胞结构或植物纤维等作为模板,制备传统工艺无法完成的多层次的、结构精细的材料。植物纤维具有多孔多层的特点,以此为模板制备可制备出孔隙尺寸相近、分布均匀的多孔陶瓷,而传统方法依靠发泡法产生孔洞,孔洞的分布和大小难以控制[2]。因此遗态陶瓷受到广泛研究人员的关注。对于隔热遗态陶瓷的制备主要从模板的选择,浸渍液成分,制备工艺三方面进行探索[3-5]。
1。2。1 植物模板的选泽文献综述
遗态材料植物模板的来源广泛,可以是木棉、杨絮,也可以是秸秆、叶片,甚至是一些废弃的木材,只要其纤维结构满足应用需求,皆可成为模板。隔热遗态陶瓷模板可选取自然界中天然的保暖纤维,如棉花,羽绒和木棉等。它们都拥有蓬松的结构,纤维与纤维之间有相互的空隙,能够形成一层与外界相隔的保暖层。纤维之间的空隙存在的空气,由于空隙很小,造成其间的空气对流较果不好,从而起到保暖效果。再加上木棉纤维具有中空的结构(见图。1。2。1。a和图。1。2。b),观察木棉纤维的微观形貌,发现其为中空圆管状。从整体上看,木棉纤维中间最粗,两端较细,端口封闭,纤维截面呈圆形或椭圆形,纤维的壁很薄,具有纤细而中空的结构。木棉纤维中空度高达80%,是中空度最高的天然纤维。中空结构将进一步阻碍空气流动,因此木棉纤维的保暖隔热效果更好。
图1。2。1。a 木棉纤维XRD图片(低倍)
图1。2。1。b 木棉纤维XRD图片(高倍)
根据对模板筛选的原则,我们需要筛选出具有中空结构,中空度大,密度低,纤维直径低等特点的天然纤维,南京的四月法国梧桐桐絮和杨絮飞扬,通过收集其纤维并进行SEM分析,我们认为这两种纤维也可以成为非常优秀的模板。下图为法国梧桐和杨絮SEM图。由于时间限制,我们没有对其进行过多的实验。同时通过对文献的查找阅读,我们发现一种名为香蒲绒的纤维也具有空腔结构。