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理化技能琢磨所获悉,该所李江涛琢磨员团队与清华大学董岩皓教讲课题组发展团结,应用硅粉-聚四氟乙烯反映剂之间的神速燃烧合成反映,杀青了大尺寸碳化硅气凝胶的闪速合成,希望为碳化硅气凝胶的周围化临蓐和平凡工程使用启迪一条新途径。相干琢磨功效揭橥于《自然通信》。
碳化硅气凝胶是一种轻量化的质料,具有优异的隔热功能、压缩回弹性、耐火性、抗氧化性等,正在航空航天、修造、环保、能源、生物医药等界限具有广漠的使用前景。近年来,盘绕碳化硅气凝胶的合成技能获得了大方研发进入并赢得了神速成长。然而,现有工艺固然不妨制备出具有轮回压缩性、高拉伸性等优异功能的碳化硅纳米线气凝胶,却遍及存正在工艺繁复、临蓐周期长和创设本钱上等题目。若何神速、低本钱、低能耗制备大尺寸碳化硅气凝胶,是界限内面对的瓶颈题目。
李江涛先容,正在试验室前提下,采用琢磨团队研发的新工艺,每分钟可能制备出16升碳化硅气凝胶,比现有气凝胶合成技能的临蓐速率擢升了10倍。与此同时,该工艺的创设本钱消浸了两个数目级,制备1升碳化硅气凝胶本钱仅需5元。别的,该工艺的合成历程还具有近零能耗的出色特性,特殊适合大尺寸碳化硅气凝胶的低碳、低本钱制备。
琢磨团队通过优选行为碳源的聚四氟乙烯反映剂粉末,应用其行为反映增进剂和气化剂的双重效率,不光杀青了硅/碳弱放热反映编制的燃烧合成,况且杀青了对产品微纳标准微构造的调控。该反映已经点燃,便正在2秒内抵达赶过57个规范大气压的峰值压力,并正在4秒内杀青了赶过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%。燃烧波前沿延伸速度约为每秒30厘米。
通过这种燃烧合成计谋,制备的碳化硅气凝胶呈现出了平均的内部构造AG九游会官方网站,并具有超轻量化和自支持的明显特色。所得碳化硅气凝胶是由浩瀚碳化硅纳米线彼此交错和堆叠而成的层状构造质料,该构造使其正在40%应变前提下具有优异的抗疲惫功能,不妨秉承高达100次的轮回加载而不爆发毁坏。碳化硅气凝胶的层状构造特性,连系其高达99.6%的孔隙率以及全陶瓷组分,为其带来了一系列优越的宏观物理功能,比如质料具备优异的温度安定性,正在零下196摄氏度至1100摄氏度周围内具有可压缩性等。别的,碳化硅气凝胶正在室温前提下呈现出了超低热导率,正在高温下呈现出了隔热功能,凸显了其正在热执掌使用方面的潜力。