空气夹层与碳化硅壳层封装二氧化硅纳米纤维用于高温隔热气凝胶

为解决二氧化硅(SiO2)纤维气凝胶在高温下红外消光能力弱导致的导热系数升高问题，研究人员通过低压碳热还原技术制备出具有高消光SiC壳层、空气夹层和非晶核的SiO2-air-SiC复合纤维。该材料在1000°C下实现0.108 W m?1 K?1的超低导热率，同时保持80%弹性压缩应变和弯曲回复性能，为极端环境下的柔性隔热提供了创新解决方案。

　　

在应对极端环境的热管理挑战中，二氧化硅(SiO₂)纳米纤维气凝胶因其脆弱的红外消光能力，难以有效阻隔高温热辐射。这项突破性研究通过低压碳热还原的"秒级反应"妙招，巧妙构建了三明治结构的复合纤维：内核保留非晶态二氧化硅的柔韧性，中间形成厚度低于气体分子平均自由程(70 nm)的空气夹层，外层包裹高消光性能的碳化硅(SiC)盔甲。

低压环境的神来之笔不仅降低了反应吉布斯自由能，更让气体分子像短跑选手般加速扩散。SiC外壳像精密的光学过滤器般拦截热辐射，纳米级空气夹层则化身"分子交通管制员"，有效阻滞气相热传导。双重防护使材料在1000°C烈火考验下仍保持0.108 W m^?1 K^?1的骄人隔热性能，相当于常温下羊毛毡的隔热水平。

更令人称奇的是，闪电般的反应速度冻结了二氧化硅核的非晶结构，赋予气凝胶惊人的柔韧性——不仅能承受80%的"瑜伽式"弹性压缩，弯曲后还能像记忆海绵般恢复原状。这种刚柔并济的特性，让新型气凝胶在航天器热盾、柔性电子热管理等领域展现出迷人前景，堪称高温隔热材料的"变形金刚"。