碳化硅是一种典型的非氧化物高技术陶瓷，碳化硅陶瓷产业的发展依赖于高端碳化硅粉体原料与产品的研发与规模生产。碳化硅气凝胶是一种优异的高温热防护材料，以其高熔点、超轻密度、极低热导率和卓越的热机械性能，受到了全球科研人员的关注。目前，已报道的碳化硅气凝胶合成技术包括溶胶凝胶法、碳热还原法、脉冲激光沉积法、化学气相沉积法、冷冻成型法、3D打印技术等。基于这些技术，研究人员能够制备出具有多尺度可调控微结构、卓越循环压缩特性、高拉伸性以及低损伤敏感性等优异性能的碳化硅气凝胶。但这些方法普遍存在工艺复杂、生产周期长和制造成本高等问题。与成熟的超临界干燥工艺氧化硅气凝胶相比，碳化硅气凝胶目前在性价比方面缺乏竞争力，制约了其发展与应用。如何快速、低成本、低能耗制备大尺寸碳化硅气凝胶，是领域内面临的瓶颈问题。基于上述背景，清华大学材料学院董岩皓助理教授与中国科学院理化技术研究所李江涛研究员提出了一种全新的碳化硅气凝胶自蔓延制备方法，利用原料硅粉与聚四氟乙烯反应剂之间快速的自蔓延燃烧合成反应，实现了升量级碳化硅气凝胶的闪速合成。该研究在实验室条件下展示了在数秒内制备大尺寸碳化硅气凝胶的可行性，生产速率约为16升/分钟，大幅缩短了陶瓷气凝胶的制备周期。此外，该工艺具有合成过程近零能耗的突出特征，非常适合碳化硅气凝胶的大批量、低碳、低成本制备。对比测算表明，相较于现有的碳化硅气凝胶合成技术，自蔓延制备新方法的生产速度提升了10倍，估算成本约为5元/升，制造成本大幅降低。此项研究在合成技术上的突破，有望为碳化硅气凝胶的规模化生产和广泛工程应用开辟一条不同于现有超临界干燥工艺的新途径。8月13日，相关研究成果以“升量级碳化硅气凝胶的快速低成本制备技术”（Rapid and inexpensive synthesis of liter-scale SiC aerogels）为题，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。