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突破性進(jìn)展：高端材料碳化硅氣凝膠實(shí)現(xiàn)1升5元閃速低成本合成
2024年08月29日 08:37:07 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：10312

近日，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所與清華大學(xué)合作的一項(xiàng)重大科研成果引發(fā)了廣泛關(guān)注,。

　　【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】 在當(dāng)今社會(huì),，科技進(jìn)步日新月異，新材料的研發(fā)成為了推動(dòng)各行各業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量,。然而,，高端材料往往伴隨著高昂的成本，這在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用,。近日,，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所與清華大學(xué)合作的一項(xiàng)重大科研成果引發(fā)了廣泛關(guān)注。李江濤研究員團(tuán)隊(duì)與董巖皓教授課題組通過(guò)創(chuàng)新性的硅粉-聚四氟乙烯反應(yīng)劑快速燃燒合成技術(shù),，成功實(shí)現(xiàn)了大尺寸碳化硅(SiC)氣凝膠的閃速低成本合成,。這一成果不僅大幅縮短了生產(chǎn)周期，還顯著降低了制造成本,，使得每升碳化硅氣凝膠的制造成本僅需5元,，為碳化硅氣凝膠的規(guī)模化生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用開(kāi)辟了新途徑,。
 
　　碳化硅氣凝膠作為一種輕量化材料,，以其優(yōu)異的隔熱性能、壓縮回彈性,、耐火性和抗氧化性,，在航空航天,、建筑、環(huán)保,、能源,、生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而,，傳統(tǒng)的碳化硅氣凝膠制備方法普遍存在工藝復(fù)雜,、生產(chǎn)周期長(zhǎng)和制造成本高等問(wèn)題，限制了其大規(guī)模應(yīng)用,。
 
　　針對(duì)這一瓶頸,，研究團(tuán)隊(duì)利用硅粉與聚四氟乙烯反應(yīng)劑之間的快速燃燒合成反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了碳化硅氣凝膠的高效制備,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，在實(shí)驗(yàn)室條件下，該工藝每分鐘可以制備出16升碳化硅氣凝膠,，生產(chǎn)速度比現(xiàn)有技術(shù)提升了10倍,。同時(shí)，該工藝的合成過(guò)程具有近零能耗的特點(diǎn),，非常適合大尺寸碳化硅氣凝膠的低碳,、低成本制備。
 
　　聚四氟乙烯反應(yīng)劑粉末在合成過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,，其作為反應(yīng)促進(jìn)劑和氣化劑的雙重作用,，不僅促進(jìn)了硅/碳弱放熱反應(yīng)體系的燃燒合成，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)物微納尺度微結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控,。反應(yīng)一經(jīng)點(diǎn)燃，便迅速達(dá)到高峰壓力和高溫,，待反應(yīng)冷卻后,，體積膨脹比高達(dá)1076%，展現(xiàn)了極高的合成效率,。
 
　　通過(guò)這種燃燒合成策略制備的碳化硅氣凝膠,，具有均勻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、超輕量化和自支撐的特性,。它由眾多碳化硅納米線相互交織和堆疊而成,，形成了獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，使得材料在40%應(yīng)變條件下能夠承受高達(dá)100次的循環(huán)加載而不發(fā)生破壞,，展現(xiàn)出良好的抗疲勞性能,。此外，碳化硅氣凝膠高達(dá)99.6%的孔隙率以及全陶瓷組分,，賦予其優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性和在寬溫區(qū)范圍內(nèi)的可壓縮性,。
 
　　值得注意的是,，碳化硅氣凝膠在室溫條件下展現(xiàn)出超低熱導(dǎo)率，在高溫下則表現(xiàn)出優(yōu)異的隔熱性能,，進(jìn)一步凸顯了其在熱管理應(yīng)用方面的巨大潛力,。這些卓越的性能使得碳化硅氣凝膠在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。
 
　　此項(xiàng)研究成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然·通訊》,，標(biāo)志著我國(guó)在高端材料碳化硅氣凝膠的制備技術(shù)上取得了重大突破,。未來(lái)，隨著該技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用,，碳化硅氣凝膠有望為眾多行業(yè)帶來(lái)革命性的變化,，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
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