摘要：中国科研团队成功研制出一种新型碳纳米管薄膜，可耐受高达4712华氏度（2600摄氏度）的极端温度。这种新材料可作为可扩展隔热层，在航空航天、能源及其他高温工业领域具有重要应用价值。

突破性纳米管薄膜可在数千度高温下阻断固体、气体及辐射热传导。

据报道，中国科研团队成功研制出一种新型碳纳米管薄膜，可耐受高达4712华氏度（2600摄氏度）的极端温度。这种新材料可作为可扩展隔热层，在航空航天、能源及其他高温工业领域具有重要应用价值。

当航天器重返大气层、高超音速飞机飞行或反应堆高温运行时，其表面温度通常超过熔岩温度。现有绝大多数隔热材料在超过2732华氏度（1500摄氏度）时就会失效，这使得极端高温防护成为重大技术挑战。

某些材料虽能承受高温，但往往存在热传导过强的问题。在超高温环境下，辐射传热（由光子携带的热量）成为最主要的热传导方式，也是最难阻断的传热形式。

为此，科研人员多年来一直试图开发一种能够同时阻断固体传导、气体传导和辐射传热的"理想"隔热材料，这种材料还需具备耐极端温度、轻质化和结构稳定的特性。

清华大学的研究团队通过超取向碳纳米管薄膜（SACNT-SF）技术成功研制出新型隔热材料。研究团队介绍，该材料通过垂直生长碳纳米管阵列，采用"抽丝"工艺（类似蚕丝提取）制成薄片，再通过堆叠或缠绕形成超轻多孔多层碳纳米管结构。

这种创新材料能有效抑制所有形式的热传递：在固体热传导方面，虽然纳米管本身导热性良好，但热量必须横向穿越纳米管层而非纵向传导。由于纳米管直径仅10-20纳米且存在大量空隙，声子振动难以在材料中传播。对于气体热传导，其微孔结构使气体分子难以自由移动和碰撞（克努森效应），分子在空腔中反弹并损失能量，导致气体传导效应微弱。在辐射隔热方面，碳纳米管具有优异的红外吸收和散射特性，其内部电子结构（范霍夫奇点）能强烈相互作用热光子，通过多角度层级堆叠进一步增强了辐射捕获能力。

实验数据显示，该新材料在室温下的热导率仅为0.004瓦/米·开尔文，即使在4712华氏度（2600摄氏度）高温下也仅为0.03瓦/米·开尔文。作为对比，同等温度下传统石墨毡隔热材料的热导率达1.6瓦/米·开尔文，表明新材料的隔热性能显著提升。

该材料还表现出卓越的稳定性 —— 在室温与3632华氏度（2000摄氏度）之间经过310次冷热循环后，性能衰减仅5%。其密度范围为5-100千克/立方米，具备柔韧性可包裹不规则形状，目前可实现550毫米宽幅板材的规模化生产，未来更有望制造数百米长的连续板材。

这种纳米管材料可能为多个行业带来革命性变革：包括航天器、高超音速飞行器、航空发动机等航空航天领域，聚变反应堆与核电站等能源设施，以及窑炉、极端制造环境等工业场景，同时对空间和重量敏感电子设备也具有应用潜力。研究团队下一步计划增加保护涂层，使材料能在露天环境中抗氧化使用。

该项研究成果已发表于《先进功能材料》期刊。

来源：知新了了一点号