中科院理化所李江涛 & 清华董岩皓Nature子刊：近零能耗闪速制备陶瓷气凝胶

主要观点总结

本文主要介绍了SiC气凝胶的制备技术及其突出优势。近年来，围绕SiC气凝胶的合成技术得到了大量研发投入并取得了快速发展。中国科学院理化技术研究所与清华大学合作，利用Si-PTFE反应剂之间的快速燃烧合成反应，实现了大尺寸SiC气凝胶的闪速合成，生产速率高达16 L/min。此方法具有近零能耗、低碳、低成本等突出特征，有望为SiC气凝胶的规模化生产和广泛工程应用开辟新途径。

关键观点总结

关键观点1: SiC气凝胶具有诸多优势

具有多尺度可调控微结构、卓越的循环压缩性、高拉伸性，以及低裂纹敏感性等热力学特性。

关键观点2: 合成技术的突破

李江涛研究员团队与董岩皓教授课题组合作，利用Si-PTFE反应剂的快速燃烧合成反应，实现了大尺寸SiC气凝胶的闪速合成。生产速率快，大幅度缩短了制备周期。

关键观点3: 合成过程的突出特征

该工艺具有近零能耗的突出特征，非常适合大尺寸SiC气凝胶的低碳、低成本制备。对比测算表明，生产速度提升了10倍，制造成本降低了两个数量级。

关键观点4: SiC气凝胶的微观结构和性能

SiC气凝胶由众多SiC纳米线相互交织和堆叠而成，具有层状结构材料。独特的微观结构赋予了其在宽温区范围内展现出的可压缩性、良好的抗疲劳性能、超低热导率等卓越性能。

文章预览

作为非氧化物陶瓷的典型代表，SiC气凝胶具有较之目前商用的氧化物陶瓷气凝胶的诸多突出优势。因此，近年来围绕SiC气凝胶的合成技术得到了大量研发投入并取得了快速发展，相应的指备技术包括溶胶-凝胶法、碳热还原法、脉冲激光沉积法、化学气相沉积法、冷冻成型法，乃至先进的三维打印技术。基于这些技术已使研究人员能够制备出具有多尺度可调控微结构、卓越的循环压缩性、高拉伸性，以及低裂纹敏感性等热力学特性的SiC纳米线气凝胶。但总的看来，尽管这些制备技术取得了显著进展，由于 制造成本、生产周期和工艺复杂性等方面的局限性 ， 使得SiC气凝胶的性价比缺乏竞争力， 这是制约其在工业领域广泛应用的瓶颈问题。 近期，中国科学院理化技术研究所李江涛研究员团队与清华大学董岩皓教授课题组开展合作， 突破了这一瓶颈 ………………………………