多层水泥-水凝胶复合材料

韧性提升175倍

通过冰模板法构建刚性水泥层与柔性水凝胶层交替排列的层状结构，实现水泥基材料韧性的巨大提升，同时兼具低热导率和自愈合能力。

Yuan-Yuan, Chen · Zheng, Yangzezhi · Zhou Y. · 张维 · Li, Weihuan · 佘伟 · 刘加平 · 缪昌文

Nature Communications 2023

具体参数

韧性提升

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热导率

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技术优势

韧性提升175倍

硬-软交替层状结构使微裂纹在界面偏转，水凝胶在纳米尺度拉伸，避免应力集中并耗散巨大能量。

热导率降至1/10

层状结构中的水凝胶和多孔特征有效阻隔热流，热导率约为普通水泥的十分之一，适用于保温隔热。

能自我修复

水凝胶层赋予复合材料自愈合性能，可修复微裂纹，延长结构寿命。

应用场景

• 抗震高层建筑：高韧性可吸收地震能量，减少结构开裂和倒塌风险。
• 大跨度桥梁：轻质高强且抗裂，适合大跨径桥梁的长期耐久性需求。
• 建筑隔热材料：热导率仅为普通水泥的十分之一，可大幅降低建筑能耗。
• 结构工程：兼具高强度和高韧性，为结构设计提供新型复合材料方案。
• 自修复建筑材料：能够自行修复微裂纹，降低维护成本并延长结构寿命。