研发出比硅胶硬万倍且隔热五倍的超薄钙钛矿材料

美国北卡罗来纳州立大学（NC State）联合多所高校研究团队，成功开发出一种新型有机-无机杂化钙钛矿薄膜。该材料在保持极高机械刚性的同时实现了超低导热性能，其硬度Zui高可达参考硅胶的1万倍，而导热系数仅为硅胶的五分之一左右。

实验数据显示，该薄膜在室温下的热导率约为0.04 W/(m·K)，显著低于作为对比基准的硅胶（约0.2 W/(m·K)）。其弹性模量达到7.7 GPa，属于致密、结晶且非多孔结构。传统高效隔热材料通常依赖内部大量空气腔体，因而质地柔软或易碎；该材料则打破了刚性固体与低导热性难以兼得的常规限制。

研究人员通过分子级结构设计实现了这一特性。薄膜由交替排列的有机层与无机层构成高度有序的晶体架构，其中有机部分引入了基于苯环的分子基团。这种构型在提升材料机械强度的同时，极大阻碍了原子晶格振动（声子）的热能传递路径。具体成分为含铅碘化物钙钛矿与偶氮苯乙铵等有机组分的复合体系。

由于厚度极薄且空间占用小，该材料暂不用于建筑外墙保温，而是瞄准微电子器件、工业传感器、航空航天设备及功率电子系统等对体积和重量敏感的应用场景。在这些领域，它可作为局部热屏障，防止热源向邻近敏感区域传热，或辅助余热管理，前提是后续能验证其长期稳定性、电气兼容性与工业安全性。

目前该材料仍处于实验室阶段。现有样品通过溶液加工与旋涂工艺制备，面积仅为平方厘米级别。团队指出所用化学路线具备向更大面积涂层扩展的潜力，但规模化生产中的均匀性、附着力、制造速度及多年环境耐受性仍需进一步验证。此外，材料含有铅元素，环保与健康风险尚未解决，距离商业化产品或中试线仍有较长路径。

相关研究成果以《Extremely Low Thermal Conductivity in Rigid Layered Hybrid Perovskites》为题，于2026年9月18日发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上。项目由美国国家科学基金会（NSF）、美国能源部（DOE）、海军研究办公室等机构资助，主要参与单位包括北卡罗来纳州立大学、北卡罗来纳大学教堂山分校、南京师范大学、德州农工大学、耶鲁大学、上海理工大学及温州大学等美中高校。