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从Science Advances到产业应用：看苏州埃尔默董事长徐翔教授如何推动高温隔热材料新革命

2026-08-12 15:58:57　来源：

近日，苏州埃尔默科技有限公司核心科学家、董事长、哈尔滨工业大学徐翔教授团队在国际顶刊《Science Advances》发布了高温隔热新材料重磅成果——《Turbulent-centrifugal-spun ceramic aerogels with elemental difference maximization design for thermal protection over 2000 K in air》（具有元素差优化设计的湍流离心陶瓷气凝胶，用于空气中超过2000 K的热保护）。这款可耐受 2000K 的轻质陶瓷气凝胶突破传统高低熵陶瓷气凝胶的温度上限，可应用于航天器、深空基地、高温工业炉、储能防火、耐高温防护服等严苛热防护场景，同时为耐高温陶瓷气凝胶的组分设计与规模化制造提供全新范式。

本研究针对现有陶瓷气凝胶在空气高温（＞1773 K）下晶粒快速粗化、体积大幅收缩、力学性能劣化乃至热失控失效，以及主流制备工艺难以低成本规模化生产的难题，提出元素差优化中熵稀土锆酸盐设计思路，选用离子半径、原子质量、电负性差异显著的 La、Y 构建单相 (La₀.₅Y₀.₅)₂Zr₂O₇（ZYL）纤维气凝胶；开发湍流辅助离心纺丝工艺，依靠近场有序拉伸、远场湍流无序缠结直接成型三维哑铃型纤维网络，产能较静电纺丝提升 8 倍，可大尺寸低成本制备 10–100 mg・cm⁻³ 超轻质材料。得益于显著晶格畸变带来的迟滞扩散与细晶强化效应，该气凝胶在 1800 K 长时间热处理后晶粒仅 405.8 nm、体积收缩不足 3% 且强度提升超 26%，2000 K 氧乙炔火焰烧蚀 1000 s 仍结构完整；其兼具单纤维 1.21 GPa 抗拉强度、块体 86.1% 超大拉伸应变、1500 K 下 80% 压缩完全回弹的超弹性，1273 K 热导率低至 101.1 mW m⁻¹ K⁻¹，同时 La/Y 组分实现 91.3% 高红外反射以降低辐射传热，3 cm 厚试样在 2000 K 高温下背侧仅维持 500 K。结合 XRD、原子分辨 TEM、DFT、分子动力学、流场与有限元模拟揭示晶格畸变 <u>减缓</u> 晶粒长大的内在机理，该材料突破传统高低熵陶瓷气凝胶的温度上限，可应用于航天器、深空基地、高温工业炉、储能防火、耐高温防护服等严苛热防护场景，同时为耐高温陶瓷气凝胶的组分设计与规模化制造提供全新范式。

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