Los aerogeles han atraído una atención extensa debido a sus notables propiedades, como su ligereza y baja conductividad térmica. Sin embargo, sigue siendo un desafío lograr simultáneamente un aislamiento térmico a alta temperatura (>1000 °C) y mejorar el rendimiento mecánico. En este trabajo, informamos sobre una estrategia de preparación de estructuras en espiral inspiradas en cactus a través de la escritura de tinta directa asistida por congelación (DIW). Al controlar sinérgicamente el ángulo de rotación (θ) y el espaciado de impresión (x), fabricamos aerogeles de SiO₂/ZrO₂ con arquitecturas en espiral macroscópicas programables. Los aerogeles de SiO₂/ZrO₂ con θ = 40° y x = 1.3 mm exhiben un excelente aislamiento térmico (30.2 mW·m⁻¹·K⁻¹). Sin embargo, la resistencia a la compresión es solo de 159.3 kPa con una deformación de fractura del 24.2%. Para mejorar el rendimiento mecánico sin comprometer el aislamiento térmico, se propone una estrategia DIW topológica de arcotangente, que emplea la función arcotangente αₙ = arctan(1/n) para fabricar aerogeles con simetría rotacional cuádruple. Cuando αₙ = 26.6° (n = 2), los aerogeles de SiO₂/ZrO₂ exhiben un rendimiento favorable de aislamiento térmico (33.9 mW·m⁻¹·K⁻¹) mientras logran una mejora significativa en la resistencia a la compresión (341.7 kPa con un 24.6% de deformación de fractura). Se demuestra la aplicación de aerogeles de SiO₂/ZrO₂ para el aislamiento térmico de chips electrónicos y boquillas de llama. Los resultados demuestran la viabilidad de los aerogeles de SiO₂/ZrO₂ para aplicaciones a altas temperaturas. Este estudio ofrece una estrategia para el desarrollo de aerogeles a alta temperatura con buenas propiedades combinadas de aislamiento térmico y mecánicas.
Li et al. (Sun,) estudiaron esta cuestión.