协同红外遮光效应赋予核壳结构SiC@C纤维气凝胶超高温耐受性和超低热导率

《Small》：Synergistic Infrared Shading Effects Endowing Core–Shell SiC@C Fibrous Aerogel with Ultrahigh Temperature Resistance and Ultralow Thermal Conductivity

新型SiC@C纤维气凝胶通过优化离心纺丝参数并高温烧结制备，具有3D层状交错结构和优异的高温稳定性（2100°C/1h或1600°C/1h），密度20.5 mg/cm3，热导率82.3 mW/(m·K)（1000°C），兼具柔韧可加工性与抗结构失效特性，为极端环境热防护提供新方案。

　　

摘要

具有优异高温稳定性、超轻特性以及在极端条件下可恢复压缩性的先进隔热材料需求日益增加。新兴的陶瓷纤维气凝胶是很有前景的下一代材料。然而，传统的陶瓷气凝胶具有较高的导热性且热稳定性不足，导致在1500°C以上温度时会发生灾难性的结构失效。本文通过优化离心纺丝参数并经过高温烧结，制备出一种新型的核壳结构SiC@C纤维气凝胶，其具有三维互锁的层状结构。这种超轻气凝胶的密度为20.5 mg cm^?3，具有良好的柔韧性和可加工性。此外，该气凝胶在氩气中2100°C下处理1小时或在空气中1600°C下处理1小时后仍能保持其三维结构，并且具有优异的压缩回弹性。碳壳和SiC核的协同红外遮蔽效应使该气凝胶具有破纪录的隔热性能，在1000°C时的导热系数低至82.3 mW (m·K)^?1，低于迄今为止报道的大多数陶瓷纤维气凝胶。这些卓越的力学性能和隔热性能使得纤维气凝胶成为在极端条件下提供可靠热保护的理想候选材料。

利益冲突

作者声明他们没有可能影响本研究工作的竞争性财务利益或个人关系。