通过冷烧结技术制备的高性能隔热硅沸石-1沸石陶瓷

《Journal of the American Ceramic Society》：High-performance thermal insulating silicalite-1 zeolite ceramics enabled by cold sintering

硅铝酸盐陶瓷通过冷烧结工艺实现机械强度与热绝缘性能的协同优化，其多级孔结构（微孔限制声子传导，大/中孔抑制气体扩散）和无定形相界面增强结构稳定性，室温热导率0.55 W·m?1·K?1，抗压强度111 MPa，800°C仍保持性能。

　　

摘要

在多孔陶瓷材料中，同时实现出色的机械强度和热绝缘性能仍然是一个重大挑战，这对于在极端条件下保护敏感的微电子设备至关重要。在这里，我们提出了一种可控的冷烧结工艺，用于制备Silicalite-1沸石陶瓷。这种陶瓷克服了机械强度与热绝缘性能之间的固有矛盾，具有极低的热导率（室温下为0.55 W·m¹·K^?1）和极高的抗压强度（111 MPa）。其卓越的热绝缘性能和承载能力源于其精确设计的层状结构：有序的微孔限制了声子的自由传播路径，同时保持了结构的完整性；定制的宏观孔和介观孔通过克努森效应抑制了气体热传导；非晶相则增强了界面处的微观焊接强度，从而提高了机械强度。此外，这种沸石陶瓷在高达800°C的温度下仍表现出优异的热稳定性。这项工作建立了一种基于微观结构设计的策略，用于开发先进的热绝缘材料，为极端条件下的微电子设备保护提供了可行的解决方案。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。