日前，记者从中国科学院理化手艺研究所得悉，该所李江涛研究员团队与清华年夜学董岩皓传授课题组展开合作，操纵硅粉-聚四氟乙烯反映剂之间的快速燃烧合成反映，实现了年夜尺寸碳化硅气凝胶的闪速合成，有望为碳化硅气凝胶的范围化出产和普遍工程利用斥地一条新路子。相干研究功效颁发在《天然 通信》。

碳化硅气凝胶是一种轻量化的材料，具有优良的隔热机能、紧缩回弹性、耐火性、抗氧化性等，在航空航天、建筑、环保、能源、生物医药等范畴具有广漠的利用前景。最近几年来，环绕碳化硅气凝胶的合成手艺获得了年夜量研发投入并获得了快速成长。但是，现有工艺固然可以或许制备出具有轮回紧缩性、高拉伸性等优良机能的碳化硅纳米线气凝胶，却遍及存在工艺复杂、出产周期长和制造本钱高档问题。若何快速、低本钱、低能耗制备年夜尺寸碳化硅气凝胶，是范畴内面对的瓶颈问题。

李江涛介开博体育绍，在尝试室前提下，采取研究团队研发的新工艺，每分钟可以制备出16升碳化硅气凝胶，比现有气凝胶合成手艺的出产速度晋升了10倍。与此同时，该工艺的制造本钱下降了两个数目级，制备1升碳化硅气凝胶本钱仅需5元。另外，该工艺的合成进程还具有近零能耗的凸起特点，很是合适年夜尺寸碳化硅气凝胶的低碳、低本钱制备。

研究团队经由过程优选作为碳源的聚四氟乙烯反映剂粉末，操纵其作为反映增进剂和蔼化剂的两重感化，不但实现了硅/碳弱放热反映系统的燃烧合成，并且实现了对产品微纳标准微布局的调控。该反映一经点燃，便在2秒内到达跨越57个尺度年夜气压的峰值压力，并在4秒内实现了跨越1800摄氏度的峰值温度。待反映冷却至室温后，体积膨胀比高达1076%。燃烧波前沿舒展速度约为每秒30厘米。

经由过程这类燃烧合成策略，制备的碳化硅气凝胶揭示出了平均的内部布局，并具有超轻量化和自支持的显著特征。所得碳化硅气凝胶是由浩繁碳化硅纳米线彼此交叉和堆叠而成的层状布局材料，该布局使其在40%应变前提下具有杰出的抗疲惫机能，可以或许承受高达100次的轮回加载而不产生粉碎。碳化硅气凝胶的层状布局特点，连系其高达99.6%的孔隙率和全陶瓷组分，为其带来了一系列出色的宏不雅物理机能，例如材料具有优良的温度不变性，在零下196摄氏度至1100摄氏度规模内具有可紧缩性等。另外，碳化硅气凝胶在室温前提下揭示出了超低热导率，在高温下揭示出了隔热机能，凸显了其在热治理利用方面的潜力。

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https://doi.org/10.1038/s41467-024-51278-w

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