气凝胶是一种具有集结三维多孔蚁集结构的超轻固体材料，其专有的结构赋予其优异的热学、光学及力学等理化性质，有时对外来能量进行灵验贬责，在超等隔热、高效电磁屏蔽及力学注重等边界受到平日海涵。但是，气凝胶在极点环境下的多能量场耦合冲击（如高能激光）注重方面鲜有报说念，且相干气凝胶材料的结构狡计理念及合成机制尚不解确。

鉴于此，中科院苏州纳米所张学同究诘员团队通过构筑纳米带状的氮化硼基元，发展得到一种具有轻质、高反射特征的超白氮化硼气凝胶材料：氮化硼基元的二维平面形态具有强的光学背散射效应，可手脚光学纳米樊篱（图1a）；大的长宽比利于纳米基元相互交汇酿成气凝胶三维蚁集（图1b）。氮化硼气凝胶的高反射特征可杀青对高能激光的灵验反射，最猛进程减少激光在材料名义热量的千里积。此外，勾搭氮化硼气凝胶自己低导热、耐高温及力学柔性等特征，可灵验裁汰激光千里积热量的纵向传递，并承受激光滋生的局域高温阵势带来的高温毁伤及热应力冲击。多种身分协同（图1c），保证超白氮化硼气凝胶在高能激光放射时看守结构好意思满（图1d），并兼具低密度（~0.017 g/cm 3）及高激光注重阈值（2.1×10 4 W/cm 2），在高能激光边界发扬出优异的注重性能。该责任以“Super-white boron nitride aerogel-enabled high-energy laser irradiation protection”为题，发表在海外知名期刊Advanced Functional Materials, 2023, 2304355上。著作第一作家是中科院苏州纳米所柴玉山硕士生与李广勇副究诘员，通信作家为张学同究诘员。该责任得到了国度当然科学基金、江苏省当然科学基金及中国博士后科学基金资助。

图1 氮化硼纳米带的背向光散射（a），氮化硼气凝胶三维多孔蚁集结构，氮化硼气凝胶激光注重要素（c）过头激光放射光学像片（d）

当先，究诘东说念主员以硼酸与三聚氰胺小分子手脚先行者体，水/叔丁醇为共溶剂，发展超声援手溶胶-凝胶拼装政策，构筑得到三聚氰胺二硼酸盐纳米带先行者体。随后经冷冻干燥及高温热解，得到氮化硼纳米带气凝胶。合成经过中，通过调控超声水浴温度，主宰三聚氰胺、硼酸之间的氢键拼装行动及结晶行动，杀青对纳米带尺寸（宽度）的调控，得到轻质、柔性的超白氮化硼气凝胶，如图2所示。

图2 超白氮化硼气凝胶的合成暗示图

随后，欺诈可见光波段激光放射进行光学性能评估。氮化硼气凝胶在不同激光入射角度、施加不同应力载荷及万古放射时，均发扬出高的光学反射率（~99%）。进一步，当高能激光束（功率：300-1500 W，光斑直径：3 mm）执续映照（放射时代：几十秒，以致上百秒）在氮化硼气凝胶名义时，氮化硼气凝胶对激光产生漫反射效应，酿成大尺寸亮堂光斑，且氮化硼气凝胶结构保执好意思满，如图3所示。其中，氮化硼气凝胶的激光注重阈值可高达2.1×10 4 W/cm 2，优于现存激光注重材料体系（~10 3 W/cm 2）。

图3 高能激光放射在氮化硼气凝胶名义

当激光束功率密度高于氮化硼气凝胶注重阈值时，激光在氮化硼气凝胶名义酿成局域高温场，进而毁伤放射区域的氮化硼纳米基元，并酿成与光斑花样雷同的烧蚀孔洞。但是，孔洞周围的氮化硼气凝胶蚁集保执好意思满，无外延毁伤裂纹（图4a-b）。违反的，当高能激光束放射在脆性氧化硅气凝胶名义时，不仅在放射区域产生烧蚀孔洞，放射区域周围接踵滋生裂纹（图4c），并导致氧化硅气凝胶落空。该表象标明，氮化硼气凝胶柔性骨架可灵验缓冲局域高温场的热应力冲击，将毁伤局限在激光放射区域。

图4 柔性氮化硼气凝胶（a-b）及脆性氧化硅气凝胶（c）的激光烧蚀神气

该究诘责任为明天轻质气凝胶高能激光注重材料的狡计与制备提供新的究诘想路。

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