雖然陶瓷以能夠承受高溫而聞名，但它們的脆弱也“聲名在外”——它們在發(fā)生形變時通常會破裂。然而，由美國布朗大學(xué)和清華大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)的一種用陶瓷納米纖維制成的海綿狀新材料卻并非如此，其可用于從高溫絕緣到水過濾等領(lǐng)域。

　　納米纖維一般通過靜電紡絲或3D激光打印等工藝進(jìn)行生產(chǎn)。前者不適用于陶瓷，而后者則耗費(fèi)較多時間和成本�，F(xiàn)在，科學(xué)家們使用了一種名為溶液吹紡的技術(shù)，這種方法是使用氣壓推動含陶瓷原料的溶液通過一個微小的孔洞。當(dāng)液體從該孔洞出來時，就會凝固成纖維。將這些纖維收集在紡絲裝置上，然后進(jìn)行加熱以除掉溶劑。最后得到一個由纏結(jié)的陶瓷納米纖維組成的棉球狀海綿。

　　這些海綿在被壓縮50%后能夠回彈到原來的體積——其他標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷材料都不能做到。研究人員將這種屬性歸功于這種纖維的小尺寸。

　　美國布朗大學(xué)的研究人員表示，在納米尺度上，裂紋和缺陷變得非常小，以至于激活并使它們擴(kuò)展需要更多的能量。納米尺度纖維同時也促進(jìn)了形變機(jī)制，例如所謂的蠕變——其中原子可以沿著晶界擴(kuò)散，從而使材料變形而不破裂。

　　即使加熱到800℃，這個海綿也能保持其彈性。在實(shí)驗(yàn)室測試中，將一片花瓣放置在由二氧化鋯陶瓷制成的7mm厚的海綿上。將該海綿的底部加熱至400℃達(dá)10分鐘后，這片花瓣都幾乎沒有枯萎。相比之下，放置在其他多孔陶瓷材料樣品上的花瓣在相同條件下都被燒焦了。

　　由于二氧化鈦陶瓷是已知的抗菌光催化劑（當(dāng)其暴露于光照下時可以殺死微生物），因此用其制成的海綿也可用作可重復(fù)使用的水過濾器。試驗(yàn)表明，二氧化鈦海綿可以在含有有機(jī)染料的水中吸收其重量的50倍。隨后在光照下15分鐘后，染料被該海綿降解，將其擰干后可再次使用。

　　研究人員認(rèn)為，這種海綿還可以用作耐熱柔性絕緣材料，例如可以用于消防員的衣服。