由亚利桑那大学领导的Piljae Joo、Yimin Yao、Nicholas Teo和Sadhan C. Jana组成的工程研究团队提高了一种材料的强度和耐用性，这种材料用于航天飞机和医院过滤器的隔热等常见应用。
这种被称为气凝胶的材料是通过将聚合物与溶剂结合形成凝胶，然后将凝胶中的液体去除并用空气代替而制成的。这使得它们多孔，密度非常低，但一个主要缺点是它们无法支撑大载荷。
想想泡沫塑料杯。它是一种由高多孔材料制成的强隔热材料。当杯子内部温度过高时，制造杯子的材料就会变形并降解。它们的孔隙太大，无法在高温或低温下提供足够的绝缘。这就是气凝胶成为更好的解决方案的地方，因为它们具有高热稳定性和非常小的孔，可以减少热量的传递。
让气凝胶变得更强的解决方案可以在最不可能的地方找到——乐高积木的设计。
Sadhan Jana博士在他的办公室里展示了他的乐高灵感气凝胶砖的原型。
工程与聚合物科学学院研究副院长Sadhan C. Jana博士说：“我们受到乐高积木的简单性的启发，并将其作为模板来开发更坚固、更耐用的承重气凝胶结构。”
类似乐高的气凝胶砖由聚合物支柱制成，内部空间充满气凝胶。气凝胶包裹体提供了理想的隔热效果，模块化的性质和强度是砖的主要优点。
贾纳博士说：“如果一只8000磅重的大象站在12英寸x16英寸x16英寸的气凝胶砖结构上，它不会断裂。”
Piljae Joo，博士生
Nicholas Teo，博士生
姚益民，硕士研究生
在Jana博士的校园实验室里，气凝胶砖设计的工作已经在进行中，该设计将用于低温隔热的包装材料。未来的应用还可能包括海洋管道的隔热材料以及医院的过滤器，它们将有助于从空气中去除纳米颗粒和病毒。
“现在，只要把乐高积木放在一起，我们就可以利用我们的想象力，根据应用程序的大小来扩大规模。”
该研究小组的工作最近发表在《增材制造》第46卷（doi:10.1016/j.a dma.2021.102059）。祝贺Jana博士和他的团队！