从1000降到0.7美元！中国科学家提出制作气凝胶新方法

在中国研究人员的努力下，一种世界上最轻的固体材料——气凝胶的成本已经大幅降低。

由于其高孔隙率和出色的绝缘性能，气凝胶长期以来一直被美国国家航空航天局(NASA)等航天机构使用，但生产这种材料的成本一直都很高。

根据美国宇航局网站上的信息，2005年，美国宇航局航天器上使用的气凝胶每升价格约为1000美元。随着合成技术的进步，价格已经下降，但高性能碳化硅(SiC)气凝胶仍然昂贵，每升价格在几百到几千美元之间。

现在中国研究人员表示，他们已经成功地将碳化硅气凝胶的生产成本降低到每升0.70美元。

在中国，由于规模经济，气凝胶的制造成本更低。不过有了这项新技术后，可以以大约百分之一的成本和十倍的速度制造这种材料。

根据研究人员的说法，这是材料可及性的一次飞跃。

单层气凝胶可以保护人体皮肤免受直接火焰的伤害。现代科技的进步已经将气凝胶进一步细化为薄膜或喷雾，将其应用范围扩大到燃料电池和半导体。

该研究小组由中国科学院物化技术研究所的李江涛教授和清华大学材料科学与工程学院的助理教授董岩皓领导，他们通过一种新的燃烧合成技术降低了成本。

该技术涉及硅粉和聚四氟乙烯(PTFE)之间的快速燃烧反应。研究人员将粉末混合物放入反应船中，点燃后，材料在几秒钟内达到1800摄氏度，体积膨胀1076%，以每分钟16升的速度产生海棉状气凝胶。

李江涛教授表示:“与化学气相沉积和碳热还原等传统方法相比，这种生产方法同时具有时间效率和成本效益。它还具有工艺简单、能耗低的特点，因为燃烧反应一旦点燃就能自我维持。”

由此产生的SiC气凝胶孔隙率高达 99.6%，具有高压缩性和可逆性。在实验室测试中，一张 SiC 纸很容易从弯曲和卷曲中恢复过来。

这些气凝胶在高达1000摄氏度的氧气气氛中和1700摄氏度的惰性气氛(如氩气)中也能保持其绝缘性能，显著优于其他轻质绝缘材料，如二氧化硅气凝胶，后者在700度以上就会失效。

在我国，先进的气凝胶已经被用于重大的航空航天项目，如“天问一号”任务发动机的隔热材料、“嫦娥四号”月球探测器的热电电池和“长征五号”火箭的高温燃料系统。

李和他的团队表示，凭借这一进展，他们为 SiC 气凝胶的大规模生产和广泛的工程应用开辟了一条新道路。