中科院工程熱物理所高溫?zé)岱雷o(hù)SiOC大孔陶瓷傳熱性能研究獲進(jìn)展

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        自30余年前提出用聚合物先驅(qū)體法制備先進(jìn)陶瓷材料以來，因其耐高溫、隔熱、質(zhì)輕、耐腐蝕等特點，SiOC大孔陶瓷已廣泛用于高溫傳感器、高溫/腐蝕環(huán)境用MEMS、鋰電池電極材料和微型電熱塞等領(lǐng)域。隨著SiOC大孔陶瓷逐漸應(yīng)用于高溫?zé)岱雷o(hù)領(lǐng)域，其熱學(xué)特性，如熱穩(wěn)定性和傳熱能力等會是一個重要問題?；诖吮尘?，迫切需要研究SiOC大孔陶瓷的隔熱性能及有助于其優(yōu)化設(shè)計的理論。

　　近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所傳熱傳質(zhì)研究中心科研人員研究出由聚合物先驅(qū)體法制備的SiOC大孔陶瓷的傳熱性能存在“構(gòu)效關(guān)系”。SiOC大孔陶瓷室溫下表觀熱導(dǎo)率在0.041 W · m-1 · K-1 ~ 0.078 W · m-1 · K-1的量值，該隔熱性能可與已報道的鋁氣凝膠和碳?xì)饽z相比擬。針對SiOC大孔陶瓷的實際微觀結(jié)構(gòu)，提出了描述其熱輸運(yùn)的立方陣列交叉納米球模型（如圖1所示）并發(fā)展了預(yù)測有效熱導(dǎo)率的理論公式。研究進(jìn)一步揭示了相同熱解溫度形成的SiOC大孔陶瓷的表觀熱導(dǎo)率主要受SiOC固相體積分?jǐn)?shù)的影響，而經(jīng)不同熱解溫度形成的SiOC大孔陶瓷，其微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)，尤其是相鄰顆粒間接觸長度與顆粒直徑的比值a/d是影響其熱輸運(yùn)的另一個關(guān)鍵因素（如圖2所示）。

　　上述工作得到了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（“973”計劃）、國家自然科學(xué)基金項目的支持。研究成果已在熱物性研究領(lǐng)域國際雜志International Journal of Thermophysics上發(fā)表，并被加拿大的Advances in Engineering網(wǎng)站以Featured Article的形式轉(zhuǎn)載報道。