国防科技大学《Carbon》：新方法！简单且低成本的单原子掺杂合成碳气凝胶
1成果简介
碳气凝胶由于其多孔性和高温下的高稳定性，是一种有吸引力的保温材料。然而，由于复杂的超临界干燥技术和纯碳骨架的高导热性，阻碍了碳气凝胶在保温方面的广泛应用。本文，国防科技大学冯军宗、湖南大学秦光照 教授等《Carbon》期刊发表名为“Ultralow thermal conductivity of single-atom doped carbon aerogel synthesized with a facile ambient-pressure-drying strategy”的论文，研究开发了一种简便的常压干燥技术，通过催化单体在铁溶胶下的聚合反应来合成Fe-N4掺杂的碳气凝胶，以共聚物F127作为湿水凝胶的增强相。
整个过程没有任何溶剂交换或老化过程。所制备的碳气凝胶在室温下具有0.048 W/(m ∙ K)的超低热导率，在常压干燥过程中可忽略2%的收缩率，并且在10%的应变下具有0.58 MPa的优良机械行为。碳纤维增强碳气凝胶的导热性在1100℃时为0.158 W/(m ∙ K)，弹性模量为108.3 MPa。基于理想模型，密度泛函理论计算显示，掺入Fe-N4可以显著提高碳基材料的非谐波性，从而使晶格热导率降低10倍以上。这项工作提出了一种简便和低成本的方法来合成具有单原子掺杂的碳气凝胶，在隔热方面有很好的应用前景。
2图文导读
图1.碳气凝胶的APD合成原理图及表征结果.
图2.通过XPS、XAS和高分辨率TEM表征获得的碳气凝胶结构信息
图3. Fe-N4掺入碳的DFT计算。
图4. 通过APD制备的碳气凝胶的性能
3小结
文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118167
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来源：文章来自carbon网站，由材料分析与应用整理编辑。
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