可耐受 2600℃ 高温,中国科研团队研发新型碳纳米管薄膜材料

浏览数:284    发布时间:2025/09/07 01:46:15

IT之家 8 月 31 日消息,一支中国科研团队成功研发出一种基于碳纳米管的新型薄膜材料,其耐高温极限可达 4712 华氏度(即 2600 摄氏度)。这种新材料具备规模化应用潜力,未来有望成为航空航天、能源及其他高温工业领域的关键隔热材料。

据IT之家了解,在航天器重返地球大气层、高超音速飞行器飞行,或是反应堆高温运行等场景中,设备往往要承受远超熔岩温度的极端热量。而现有隔热材料大多在 2732 华氏度(即 1500 摄氏度)以上就会失效,如何解决这一隔热难题一直是行业挑战。

尽管部分材料能在高温环境下勉强使用,但普遍存在导热率过高的问题。尤其在超高温条件下,以光(光子)为载体的热辐射会成为热量传递的主要形式,而这也是最难阻隔的传热途径。

因此,多年来科研人员始终致力于研发一种“理想隔热材料”:既要能同时阻断固体传导、气体传导和热辐射三种传热方式,又需具备耐极端高温、轻量化、结构稳定等特性。

如今,清华大学的研究团队据称已实现这一目标 —— 他们利用超定向碳纳米管薄膜(SACNT-SF)制备出了这种新型隔热材料。团队介绍,该材料的制备首先要培育垂直排列的碳纳米管阵列。

获得碳纳米管阵列后,研究人员像“抽丝”一样从中拉取出薄片,再通过堆叠或缠绕的方式将这些薄片制成多层结构,最终形成一种超轻、多孔的碳纳米管复合材料。

团队研究发现,这种设计巧妙的材料能有效削弱所有形式的热传递:

测试数据显示,这种新型材料在室温下的热导率仅为 0.004 瓦 /(米・开尔文),即便在 2600 摄氏度的超高温下,热导率也仅为 0.03 瓦 /(米・开尔文)。

对比来看,常用的高温隔热材料石墨毡在相同高温下的热导率高达 1.6 瓦 /(米・开尔文),由此可见新型碳纳米管材料的隔热性能显著更优。

此外,该材料还具备出色的稳定性:在室温与 3632 华氏度(即 2000 摄氏度)之间反复循环 310 次后,其性能仅下降 5%。同时,材料密度仅为 5-100 千克 / 立方米,轻量化优势明显。

值得一提的是,这种碳纳米管材料还具有良好的柔韧性,可贴合不规则形状物体表面。目前团队已实现宽度达 550 毫米的薄膜规模化生产,未来有望进一步制备出数百米长的卷材。

该材料或将成为多个高温行业的“变革者”。在航空航天领域,它可用于航天器、高超音速飞行器及喷气发动机的隔热;在能源领域,核聚变反应堆、核电站也能借助其提升安全性能;此外,它还可应用于窑炉、熔炉等极端制造场景,以及对体积和重量要求严苛的电子设备中。

研究团队表示,下一步计划为材料添加防护涂层,使其能在开放空气环境中使用而不发生氧化,进一步拓展其应用范围。

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详细信息
  • 软件大小  12531.42741MB
  • 最后更新  2025/09/07 01:46:15
  • 最新版本  V7.89780.0
  • 文件格式  apk
  • 应用分类 ios-Android zljzljzlj18日本人
  • 使用语言  中文
  •   需要联网
  • 系统要求  6.36207以上
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