燃燒合成作為一種材料制備新技術,因具有工藝簡單、制備周期短且近零能耗、綠色制備等特征而得到國際材料界的廣泛關注,并于近二十年來持續快速發展。
近日,中科院在燃燒合成制備熱電、超導、紅外及氮化物陶瓷等方面取得了一系列進展,掌握了在低溫、低壓條件下仍能實現自蔓延燃燒模式的反應合成的關鍵技術。
左上:燃燒合成的Cu2SnSe3熱電材料,ZT值達到1.4,是迄今報道的Cu2SnSe3的最高水平。
左下:燃燒合成制備的FeSe1-xTex鐵基超導材料,超導轉變溫度為14 K@臨界磁場強度54 T。
右上:燃燒合成制備的石墨烯,以之為電極做成的超級電容器,可同時點亮200個LED燈。
右下:大型燃燒合成裝備、可實現的兩種燃燒反應模式,以及應邀參與撰寫的兩部專著。
利用燃燒合成獨特的非平衡反應條件,實現了無需燒結、一步直接合成致密的Cu2SnSe3熱電材料,并通過Ag、In雙位共摻雜的方法,使其在823K的熱電優值達到1.4,為目前國際最高水平。
通過燃燒合成制備了FeSe1-xTex鐵基超導材料,并通過淬火實驗研究揭示了Fe-Se(Te)固液體系的反應機制,為FeSe1-xTex材料合成工藝的優化提供了理論指導。
通過燃燒合成制備的石墨烯制成了高性能超級電容器,比電容高達244 F/g,能量密度高達136 Wh/kg,功率密度高達1000 kW/kg,循環100萬周后,容量保持率仍大于90%,可同時點亮200個LED燈,展示了低成本制備可用于超級電容器用石墨烯的工程化應用前景。
在燃燒合成產業化方面,在國際上首次研發成功了在大型低壓反應釜中燃燒合成高品質氮化硅粉體,單釜合成量達25kg,較之國際同行企業的單釜產量(≤5kg/釜)高出5倍以上;所采用的自主研制的容積為0.8m3的反應釜,是見諸報道的容積最大的高壓燃燒合成裝備。
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