晨光未散去，实验室里，依然是安静的。航空工业制造院非金属材料技术研究所功能室主任周粮站起身，活动了下微酸的臂膀，将固化剂投入乳白色的溶液中，凝胶随即泛起烟雾状......这种试验材料就是气凝胶，被称为“冻结的烟”。
航空工业制造院非金属材料技术研究所功能室在气凝胶隔热材料方向已持续攻关近七年。气凝胶作为全球最轻的固体材料之一，孔隙率高达90%以上，具有极低的导热系数，可在单侧承受1000°C以上高温的条件下，另一侧保持可触摸温度，是理想的超级隔热材料。
然而，国内在高性能气凝胶核心制备技术领域起步较晚，成品在纯度、强度及韧性方面与国际先进水平存在差距。为此，研究团队围绕“理论—制备—应用—产业化”全链条开展系统性论证与原创性研究，致力于推动气凝胶从实验室走向工程应用。
一、大尺寸构件制备与耐冲刷工艺挑战
2024年初，发动机气凝胶研制项目正式立项，目标是将气凝胶应用于机匣内壁，作为“隔热之盾”投入实际工程。与前期实验室验证不同，本次任务要求实现完整材料技术体系并形成成熟产品。
工程化过程中遇到的首要挑战是大尺寸构件的生产。产品规格从600毫米升级至1500毫米，工艺难度显著上升。
工艺方面面临巨大的挑战。耐冲刷特性试验重复了几百遍，在高达600°C~900°C的焰流下，构件表层瑕疵不断。
样件表面不均匀的“坑”困扰了团队大半年的时间。粉、釉或是特殊涂层......周粮和团队成员们每天要梳理上百组试验数据，对比各种原料，最终采用创新性专用涂层，成功解决了表面耐冲刷均匀性问题。
二、热处理锈斑问题的溯源与解决
在后续热处理工序中，原本白色的气凝胶表面出现星点状棕黄色锈斑。该现象在科研阶段从未出现，且烧蚀后锈斑虽有缩小但无法完全消失。
经系统排查，周粮意识到问题就在金属工装上。“温度到150°C时，金属工装表面会熔解，浸染到气凝胶上，造成锈斑现象。于是，通过更换工装材质并优化表面处理工艺，该问题得以彻底解决。
三、工程交付与技术成熟度跃升
项目按节点于2024年底、2025年4月及2025年8月分批交付，客户满意度良好。团队从预研阶段的“从0到1”成功跨越至工程应用阶段的“从1到100”，为后续大规模应用奠定了基础。
四、减重效益与发动机集成价值
除隔热功能外，周粮也在紧密关注着新材料在航空器减重方面的关键应用。传统发动机高温合金结构自身重量大，叠加隔热层后整体重量显著增加。传统隔热材料要么密度过高挤占载荷，要么在极限环境下耐冲刷性能不足。
而气凝胶在机匣内壁铺覆并经过表面致密化处理后，既能耐受高温气流冲刷，又可显著降低整体结构重量。这种“克克计较”的功能材料特性，为提升隔热极限与实现减重目标提供了纳米尺度的工程解决方案，对提高发动机推重比及续航能力具有直接价值。
来源：中国航空工业集团
