近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所王振洋、張淑東研究團隊，通過定向仿生設計，成功開發(fā)出具有高各向異性熱導率和極端熱穩(wěn)定性的SiC@SiO2陶瓷纖維氣凝膠材料。相關研究成果發(fā)表在《Advanced Science》期刊上。

論文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202416740

高取向 SiC@SiO2納米纖維氣凝膠輕量和壓縮性能

許多天然生物材料，如木材導管、蠶繭層狀結構等，具有高度有序的微觀結構，并展現出隨方向變化的各向異性熱管理特性。受此啟發(fā)，研究團隊結合靜電紡絲與冷凍干燥技術，制備出具有優(yōu)異高溫熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性的SiC納米纖維，并在其表面構建非晶SiO?殼層，形成聲子屏障。最終，該團隊成功實現了纖維層內高度定向、層間有序堆疊的高取向性結構，開發(fā)出高各向異性SiC@SiO?陶瓷纖維氣凝膠。

該材料在垂直纖維方向的熱導率低至0.018 W/m·K，各向異性系數達到5.08，遠優(yōu)于同類材料。同時，它具備徑向彈性變形超60%、軸向比模量達5.72 kN·m/kg的卓越力學性能，并在-196 ~ 1300℃的寬溫域內保持結構穩(wěn)定性。

高取向 SiC@SiO2納米纖維氣凝膠各向異性熱導率與極端熱穩(wěn)定性

團隊認為，相關研究可為高性能陶瓷氣凝膠的設計與應用提供了新思路，在航空航天、隔熱防護、高溫電子器件等領域具有重要應用價值。目前該項目已得到國家重點研發(fā)計劃、中國科學院青年團隊項目、國家自然科學基金、安徽省重點研發(fā)計劃、安徽省自然科學基金等資助。