【仪表网 研发快讯】近期，中国科学院合肥物质院固体所王振洋和张淑东研究团队通过定向性仿生设计，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。研究成果以“Highly Oriented SiC@SiO2 Ceramic Fiber Aerogels with Good Anisotropy of the Thermal Conductivity and High-Temperature Resistance”为题发表在国际期刊Advanced Science (Adv. Sci. 2025, 2416740)上。
许多天然生物材料具有特定有序微结构并表现出与方向相关的各向异性热管理行为。鉴于此，研究团队受天然生物材料有序结构(如木材导管、蚕茧层状结构)启发，结合静电纺丝与冷冻干燥技术，制备出具有高温热稳定性和优异化学稳定性的SiC纳米纤维，以此作为基元，在其表面构建非晶SiO2壳层形成声子屏障，实现了纤维层内高度定向、层间有序堆叠的高取向性结构，成功开发出具有高各向异性SiC@SiO2陶瓷纤维气凝胶。该各向异性气凝胶材料在垂直纤维方向热导率低至0.018 W/m·K，各向异性系数达5.08，显著优于同类材料；其径向弹性变形超60%，轴向比模量5.72 kN·m/kg，并展现卓越力学性能；在-196 ~ 1300℃环境中仍保持结构稳定性。
上述研究工作得到了国家重点研发计划、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目、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项目支持。
图1. 高取向 SiC@SiO2 纳米纤维气凝胶轻量和压缩性能。
图2. 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。
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