Superelastický keramický aerogel. Kredit: Jiang et al. (2025), Advanced Science.

Keramické aerogely mají mezi pokročilými materiály specifické místo. Jsou nesmírně lehké, dokonce to jsou jedny z nejlehčích pevných materiálů, co jsme kdy vyrobili. Současně vydrží velmi drsné podmínky prostředí a jsou skvěle izolující. Mají ale problém. Jsou křehké. Stejné atomární vazby, které jim dávají neuvěřitelnou odolnost, je také dělají velice zranitelnými mechanickou silou nebo teplotním šokem.

Materiáloví vědci se to snaží řešit. V poslední době vypadá slibně keramika s vysokou entropií (high-entropy ceramic), která namísto klasických jednoho či dvou kovů obsahuje nejméně pět kovových chemických prvků, náhodně rozházených po krystalické mřížce.

Aerogely jsou zázračné materiály. Kredit: NASA, Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0.

Nedávno vytvořil nový typ takové keramiky tým z čínského Lanzhou Institute of Chemical Physics. Jejich materiál obsahuje pět kovových prvků – gadolinium, lutecium, titan, zirkonium a hafnium, které jsou specifiky uspořádané s kyslíkem. Podle zkratek použitých kovových prvků (Gd, Lu, Ti, Zr, Hf) nese jméno GLTZH.

Výsledný keramický aerogel má úžasné vlastnosti, především superelastickou stlačitelnost. Lze ho stlačit na pouhá 2 procenta původního objemu a pak se zase vrátí zpět, při teplotách mezi mínus 196 °C až 1 500 °C. V tepelné izolaci za vysokých teplot překoná většinu existujících keramických izolačních materiálů.

Logo. Kredit: Lanzhou Institute of Chemical Physics.

Pozoruhodná je i výroba nového keramického aerogelu. Namísto obvyklého a ne vždy spolehlivého drcení oxidů zvolených kovových prvků a zahřívání jejich směsi při extrémních teplotách, čínský tým použil polymerové molekuly s danými prvky v přesně určeném poměru. Po smíchání a zahřátí vznikne perfektně promíchaný materiál, v němž jsou atomy použitých kovů rozmístěné náhodně.

Materiál uvedených vlastností by mohl přinést spoustu zajímavých aplikací. Určitě by se uplatnil jako tepelná izolace nové generace pro hypersonické technologie, pokročilé turbíny nebo vesmírné či letecké technologie tam, kde dnešní keramické materiály selhávají.

Video: What Happens to 2mm Aerogel Ceramic Fiber Mat at 1000 °C?

Literatura

Nanowerk 12. 12. 2025.

Advanced Science online 3. 12. 2025.