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中国在气凝胶技术领域取得新突破

2024-09-01科技

众所周知, 气凝胶 具有耐高温、高弹性、强吸附等特性,也是材料领域的「 隔热王者 」,比如「天问一号」探测器发动机与火星车表面、「长征五号」遥四运载火箭发动机高温燃气系统隔热、嫦娥四号探测器热电池防护等都应用了气凝胶。

天问一号卫星图片

中国科学家在气凝胶技术领域取得了显著的进展,特别是在降低成本和提高生产效率方面实现了重大突破。通过采用创新的快速燃烧合成反应技术,中国科学院理化技术研究所与清华大学的研究团队合作,成功地将硅粉和聚四氟乙烯(PTFE)反应,以极快的速度制备出大尺寸的SiC气凝胶。这种方法 不仅将生产速度提高了10倍,而且将制造成本降低了两个数量级,使得SiC气凝胶的成本降至每升仅5元人民币,几乎是原成本的百分之一。

燃烧合成SiC气凝胶产品实物图

气凝胶复合材料是一种新型的纳米绝热材料,是目前已知的导热系数最低、密度最低的固体材料,这种新型SiC气凝胶具有高达99.6%的孔隙率,展现出了优异的压缩性和可逆性,能够在极端温度下保持其保温性能。在空气中可以耐受高达1000摄氏度的温度,在惰性气体如氩气中则可耐受高达1700摄氏度的高温。这些特性使得SiC气凝胶在航天、工业和日常生活中具有广泛的应用潜力,尤其是在航天领域的应用,如天问一号任务发动机、嫦娥四号探测器热电池和长征五号火箭高温燃料系统的隔热。

此外,中国科学技术大学 俞书宏院士团队 研发的超弹性纤维素气凝胶,利用生物质原料,具有超弹性、优异的抗疲劳性以及在恶劣环境中的巨大隔热潜力。这些进展不仅展示了中国在气凝胶生产技术上的重大进步,也体现了中国在全球科技竞争中的崛起,有望改变全球科技合作与竞争的格局。

俞书宏院士(中)与团队成员

总结来说,中国在气凝胶技术上的突破,不仅大幅降低了生产成本,还提高了材料的性能,使得气凝胶在多个领域,尤其是航天领域的应用前景变得更加广阔。这些研究成果不仅提升了国家实力,也为全球科技进步做出了贡献。