理化所燃燒合成材料制備技術研究獲系列進展

　　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。

　　在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下，中科院理化技術研究所低溫材料與應用超導研究中心功能陶瓷研究組的科研人員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。研究人員掌握了在低溫、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（Adv. Fun. Mater. 2016,26,6025；Acta. Mater. 2017,122,187；J. Eur. Ceram. Soc. 2016, 36, 1407）。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。與中科院電工研究所研究員馬衍偉合作，將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（Adv. Mater. 2017, 1604690），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。俄羅斯科學院材料與結構宏觀動力學研究所所長Alymov對此成果給予高度評價和關注，2014年以來，先后兩次派其助手Smirnov來訪合作，他本人也親自來理化所開展合作研究，并于2016年的EPNM國際會議期間與理化所人員多次進行有關燃燒合成技術的深入研討。以上結果表明，理化所在燃燒合成陶瓷粉體材料的工程化、規模化方面居國際領先水平。國家自然科學優秀青年基金獲得者劉光華系統地總結了氣-固燃燒合成先進陶瓷材料的規律，并申報了4項國家發明ZL，還應邀參編有關燃燒合成的英文專著兩部，分別由國際最大的科技出版商Wiley-VCH和Bentham出版。