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中國在氣凝膠技術領域取得新突破

2024-09-01科技

眾所周知, 氣凝膠 具有耐高溫、高彈性、強吸附等特性,也是材料領域的「 隔熱王者 」,比如「天問一號」探測器發動機與火星車表面、「長征五號」遙四運載火箭發動機高溫燃氣系統隔熱、嫦娥四號探測器熱電池防護等都套用了氣凝膠。

天問一號衛星圖片

中國科學家在氣凝膠技術領域取得了顯著的進展,特別是在降低成本和提高生產效率方面實作了重大突破。透過采用創新的快速燃燒合成反應技術,中國科學院理化技術研究所與清華大學的研究團隊合作,成功地將矽粉和聚四氟乙烯(PTFE)反應,以極快的速度制備出大尺寸的SiC氣凝膠。這種方法 不僅將生產速度提高了10倍,而且將制造成本降低了兩個數量級,使得SiC氣凝膠的成本降至每升僅5元人民幣,幾乎是原成本的百分之一。

燃燒合成SiC氣凝膠產品實物圖

氣凝膠復合材料是一種新型的奈米絕熱材料,是目前已知的導熱系數最低、密度最低的固體材料,這種新型SiC氣凝膠具有高達99.6%的孔隙率,展現出了優異的壓縮性和可逆性,能夠在極端溫度下保持其保溫效能。在空氣中可以耐受高達1000攝氏度的溫度,在惰性瓦斯如氬氣中則可耐受高達1700攝氏度的高溫。這些特性使得SiC氣凝膠在航天、工業和日常生活中具有廣泛的套用潛力,尤其是在航天領域的套用,如天問一號任務發動機、嫦娥四號探測器熱電池和長征五號火箭高溫燃料系統的隔熱。

此外,中國科學技術大學 俞書宏院士團隊 研發的超彈性纖維素氣凝膠,利用生物質原料,具有超彈性、優異的抗疲勞性以及在惡劣環境中的巨大隔熱潛力。這些進展不僅展示了中國在氣凝膠生產技術上的重大進步,也體現了中國在全球科技競爭中的崛起,有望改變全球科技合作與競爭的格局。

俞書宏院士(中)與團隊成員

總結來說,中國在氣凝膠技術上的突破,不僅大幅降低了生產成本,還提高了材料的效能,使得氣凝膠在多個領域,尤其是航天領域的套用前景變得更加廣闊。這些研究成果不僅提升了國家實力,也為全球科技進步做出了貢獻。