中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究团队在先进材料领域取得重要突破，成功开发出具有优异高温隔热性能和卓越机械承载能力的新型气凝胶复合材料。这项创新性研究成果近期分别发表在材料科学领域的权威期刊《材料今日能源》和《材料研究与技术杂志》上。

随着航空航天、新能源装备等高新技术领域的快速发展，对能够在极端环境下稳定工作的先进隔热材料提出了更高要求。传统气凝胶材料虽然具有超低密度(最低可达0.003g/cm³)和出色的隔热性能(导热系数可低至0.013W/(m·K))，但其固有的脆性和较差的机械强度严重制约了实际应用。

针对这一技术瓶颈，合肥研究院的研究团队创新性地提出了"碳纤维增强+界面优化"的复合设计策略。通过引入特殊处理的可膨胀石墨作为界面粘合剂，研究人员成功构建了具有多级次结构的强化框架体系。项目首席科学家解释道："我们设计的这种独特结构就像给气凝胶装上了'钢筋骨架'，使其在保持超轻特性的同时，抗压强度提升了近20倍。"

在陶瓷基气凝胶的研发方面，团队更是取得了突破性进展。他们首创的"前体浸渍-原位双形态生长"技术，能够在碳纤维基体中同步构建致密的碳化硅保护层和三维纳米线网络。这种特殊的微观结构使材料在1200℃高温氧化环境下仍能保持结构完整性，烧蚀率较传统材料降低85%以上。

实验数据显示，新型复合材料展现出卓越的综合性能：

密度范围：0.05-0.15g/cm³

常温导热系数：0.018-0.025W/(m·K)

抗压强度：1.2-3.5MPa

最高使用温度：可达1600℃

尤为重要的是，研究团队攻克了大尺寸制备的技术难题，成功制备出面积超过1平方米、厚度可调的完整样品。这些样品不仅可以通过常规机械加工方法进行切割成型，还能根据具体应用需求进行功能化设计。目前，该材料已在某型号航天器的热防护系统中完成初步测试，性能指标完全满足设计要求。

这项研究成果为开发下一代高性能隔热材料提供了全新的技术路线，在航空航天、新能源装备、特种防护等领域具有广阔的应用前景。研究团队表示，下一步将重点优化制备工艺，降低成本，推动该材料的产业化应用。

更多信息： 周宁宁等，《可膨胀石墨优化碳纤维/碳气凝胶复合材料，增强机械性能，用于极端环境下的隔热》，《材料今日能源》(2025)。

Chunxue Zheng 等，《碳纤维增强碳化硅气凝胶复合材料的合成及其在高温隔热中的应用》，《材料研究与技术杂志》(2025)。