近日，中国的一支科研团队宣布在材料科学领域取得了重大突破，他们成功研发出一种全新的基于碳纳米管的薄膜材料。这种材料的耐高温性能极其出色，能够承受高达2600摄氏度的极端温度，远远超越了当前大多数隔热材料的极限。
在航空航天、能源及高温工业领域，设备往往需要面对远超熔岩温度的极端热量挑战。例如，航天器重返大气层、高超音速飞行器的飞行过程，以及反应堆的高温运行环境，都对隔热材料提出了极高的要求。然而，现有的隔热材料大多在1500摄氏度以上就会失效，无法满足这些极端条件下的需求。
科研团队深知，理想的隔热材料不仅需要能够阻断固体传导、气体传导和热辐射这三种传热方式，还必须具备耐极端高温、轻量化以及结构稳定等特性。经过多年的研究，他们终于利用超定向碳纳米管薄膜（SACNT-SF）制备出了这种新型隔热材料。
这种新型材料的制备过程相当复杂，首先需要培育出垂直排列的碳纳米管阵列。随后，研究人员通过精细的操作，像抽丝一样从中拉取出薄片，并通过巧妙的堆叠或缠绕方式，将这些薄片组合成多层结构，最终形成一种超轻、多孔的碳纳米管复合材料。
团队的研究发现，这种设计巧妙的材料在阻断热传递方面表现出色。在固体传导方面，虽然碳纳米管本身导热性能优异，但在这种多层结构中，热量需要垂直穿过多层而非沿碳纳米管方向传递，这大大增加了热量传递的难度。材料内部的大量空隙也减少了声子（振动能量粒子）的传播路径，从而降低了固体导热率。
在气体传导方面，由于材料内部的孔隙尺寸极小，气体分子难以在其中自由移动或发生碰撞，这使得气体传热作用大幅减弱。而在热辐射方面，碳纳米管本身具备出色的红外光吸收与散射能力，能够有效阻隔热辐射。研究团队还通过调整各层薄膜的堆叠角度，进一步优化了热辐射的阻隔效果。
测试数据显示，这种新型材料在室温下的热导率极低，仅为0.004瓦/（米・开尔文）。即使在2600摄氏度的超高温下，其热导率也仅为0.03瓦/（米・开尔文），远远低于常用的高温隔热材料石墨毡在相同条件下的热导率。该材料还表现出出色的稳定性，在室温与2000摄氏度之间反复循环310次后，性能仅下降5%。同时，其轻量化优势也十分明显，密度仅为5-100千克/立方米。
这种碳纳米管材料还具有良好的柔韧性，能够贴合不规则形状的物体表面。目前，研究团队已经实现了宽度达550毫米的薄膜规模化生产，并有望在未来进一步制备出数百米长的卷材。这种新型材料的出现，将为航空航天、能源以及高温工业等多个领域带来革命性的变革。
在航空航天领域，它可用于航天器、高超音速飞行器及喷气发动机的隔热保护；在能源领域，核聚变反应堆、核电站等也能借助其提升安全性能。它还可应用于窑炉、熔炉等极端制造场景，以及对体积和重量要求严苛的电子设备中。研究团队表示，他们正在为这种材料添加防护涂层，以使其能在开放空气环境中使用而不发生氧化，从而进一步拓展其应用范围。
