中科院合肥物质院研制出高各向异性SiC@SiO₂陶瓷纤维气凝胶

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所王振洋、张淑东研究团队，通过定向仿生设计，成功开发出具有高各向异性热导率和极端热稳定性的SiC@SiO2陶瓷纤维气凝胶材料。相关研究成果发表在《Advanced Science》期刊上。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202416740

高取向 SiC@SiO2纳米纤维气凝胶轻量和压缩性能

许多天然生物材料，如木材导管、蚕茧层状结构等，具有高度有序的微观结构，并展现出随方向变化的各向异性热管理特性。受此启发，研究团队结合静电纺丝与冷冻干燥技术，制备出具有优异高温热稳定性和化学稳定性的SiC纳米纤维，并在其表面构建非晶SiO₂壳层，形成声子屏障。最终，该团队成功实现了纤维层内高度定向、层间有序堆叠的高取向性结构，开发出高各向异性SiC@SiO₂陶瓷纤维气凝胶。

该材料在垂直纤维方向的热导率低至0.018 W/m·K，各向异性系数达到5.08，远优于同类材料。同时，它具备径向弹性变形超60%、轴向比模量达5.72 kN·m/kg的卓越力学性能，并在-196 ~ 1300℃的宽温域内保持结构稳定性。

高取向 SiC@SiO2纳米纤维气凝胶各向异性热导率与极端热稳定性

团队认为，相关研究可为高性能陶瓷气凝胶的设计与应用提供了新思路，在航空航天、隔热防护、高温电子器件等领域具有重要应用价值。目前该项目已得到国家重点研发计划、中国科学院青年团队项目、国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、安徽省自然科学基金等资助。