日前，今日材料（materialstoday）在線發(fā)表了中美聯(lián)合研究團(tuán)隊開發(fā)的一種制備空心納米陶瓷顆粒的新方法，實現(xiàn)了截至目前厘米級宏觀尺度硬質(zhì)材料的*低導(dǎo)熱系數(shù)。論文以“高強(qiáng)絕熱達(dá)1400℃空心顆粒泡沫陶瓷”為題，鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.02.003

該通過利用耐火陶瓷的高溫穩(wěn)定性，開發(fā)了一種制備空心納米顆粒材料的新方法，以實現(xiàn)寬溫度范圍內(nèi)的熱超絕緣，其中氣體孔隙主要孤立于單個顆粒內(nèi)，其大小與空氣分子的平均自由程相當(dāng)利用Knudsen效應(yīng)降低熱傳導(dǎo)。這種中空多晶Voronoi泡沫陶瓷導(dǎo)熱系數(shù)0.016 W/（m⋅K），厘米級樣品還具有超高的抗壓強(qiáng)度（251 MPa），抗彎抗拉強(qiáng)度高達(dá)100 MPa，以及在空氣中高達(dá)1400 C的優(yōu)異熱穩(wěn)定性，這是由于孔隙的單分散性延遲了粗化。

科研團(tuán)隊成員來自清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院新型陶瓷與精細(xì)加工國家重點實驗室、同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、肯塔基大學(xué)化學(xué)與材料工程系、美國佛羅里達(dá)大學(xué)先進(jìn)材料加工與分析中心材料科學(xué)與工程系、美國麻省理工學(xué)院核科學(xué)與工程系和材料科學(xué)與工程系。

在耐火材料領(lǐng)域，河南華西科技集團(tuán)牽頭與北京科技大學(xué)、美國TRE公司、加拿大MZ公司等單位成立“煉鐵高爐長壽一體化新技術(shù)國際聯(lián)盟”。該聯(lián)盟從1998年開始研究高爐長壽內(nèi)襯用耐火材料，從金屬塑性相工藝、過渡塑性相工藝、金屬-氧化物-非氧化物復(fù)合材料三個方面進(jìn)行了深入的研究，并建立三個新材料體系及新工藝?yán)碚摚航饘?非氧化物復(fù)合材料體系；氧化物-非氧化物復(fù)合材料體系；金屬-氧化物-非氧化物復(fù)合材料體系。

成功利用金屬（Si/Al)的延展性實現(xiàn)塑性成型，利用高爐內(nèi)的氮化及還原氣氛實現(xiàn)使用中原位合成高溫增強(qiáng)相（Si3N4/SiAlON),與非氧化物基材形成*的鑲嵌結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)了優(yōu)異的抗化學(xué)侵蝕性能，使用過程中具有自修復(fù)功能，良好的抗熱震性能；

華西科技研發(fā)出第三代高爐爐缸結(jié)構(gòu)耐材配置---全爐澆注結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用了耐高溫、抗渣鐵侵蝕、耐熱震、抗沖刷的HX系列溶膠結(jié)合塞隆碳氮復(fù)合澆注料；所有材料均不添加水泥，以高純致密剛玉、碳化硅為主要原料，添加氧化鋯、氮化硼、ɑ-Al2O3、Si3N4等多種超微粉基質(zhì)材料，以美國TRE進(jìn)口硅溶膠為結(jié)合劑，加入少量速凝劑，保證強(qiáng)度的同時，減少澆注料的雜質(zhì)含量。高溫下形成塞隆結(jié)構(gòu)，耐侵蝕性能更高，大大提高了高爐的使用壽命。

華西科技這種全爐澆注的爐型結(jié)構(gòu)近幾年已經(jīng)在國內(nèi)新建的大中型高爐上開始設(shè)計和推廣，如中冶賽迪日鋼新建3000m3高爐、中鋼通才新建1280m3高爐、中冶京誠臨沂聯(lián)合新建2800m3高爐、山東石橫新建1350m3*2高爐等。

華西科技將繼續(xù)致力打造國際化的新材料技術(shù)合作研發(fā)平臺，為國際新建大型高爐長壽內(nèi)襯新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展而不懈努力！

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