東華大學朱美芳院士團隊AM：隔熱氣凝膠纖維研究進展

     人類是吸熱恒溫動物，要維持體內(nèi)溫度才能維持生命。然而，在惡劣環(huán)境中，如嚴寒的冬天，人類的生理適應能力是非常有限的。從古代的動物皮毛到現(xiàn)代的合成保溫材料，科技進步為人類提供了在惡劣環(huán)境中生存的可能性。氣凝膠因其極低的密度和特別的孔隙結構，在隔熱材料領域收到廣泛關注。但由于傳統(tǒng)氣凝膠的機械結構不穩(wěn)定性，限制了實際的應用范圍。朱美芳院士團隊開發(fā)的氣凝膠具有大而均勻的長度與直徑，作為構建塊，通過冷凍成型技術將其組裝成具有波紋片層結構的氣凝膠氈。這些氣凝膠具有優(yōu)異的機械性能，可以滿足織物的彈性和舒適性需求，還具有自清潔、防水、透氣和阻燃的特性，適用于惡劣環(huán)境中的應用要求。

通過一系列力學測試（如圖3）表明LFFAs在拉伸和壓縮下的出色彈性和耐久性。例如LFFAS可以在25%的拉伸下保持彈性恢復性，表現(xiàn)出優(yōu)異的拉伸性能。在壓縮應變測試中，可以承受高達95%的壓縮應變并恢復到原始形狀，具有很高的恢復性。LFFAS在經(jīng)過10000次壓縮循環(huán)后仍能保持良好的疲勞耐久性，這表明LFFAs在多次使用或長時間負荷下具有穩(wěn)定性。這些氣凝膠的優(yōu)異機械性能，可以滿足織物的彈性和舒適性需求，包括很強的柔韌性。

圖4. 多功能隔熱氣凝膠的特性

通過接觸角測試展示了材料的超疏水特性（接觸角達到154°），并且能夠自清潔，在水流下輕松去除表面灰塵和污漬。具有優(yōu)異的透氣性，可有效防止液態(tài)水滲透，同時允許水蒸氣逸出，適合于濕度較高的環(huán)境。在阻燃性能測試中，材料達到V0級阻燃等級，展示了在火焰接觸下的自熄性和高熱穩(wěn)定性，能夠在緊急情況下提供額外的防護。所得的氣凝膠毛氈服裝表現(xiàn)出優(yōu)異的隔熱性能，接近于干燥空氣的隔熱性能，其厚度僅為具有類似隔熱性能的羽絨服的三分之一。（如圖4）

     綜上，這項研究成功地解決了氣凝膠在實際應用中的機械脆弱性和結構不穩(wěn)定性問題。通過海島熔融紡絲技術制備的超細纖維，構建了一種新型的氣凝膠結構，這種結構不僅具有出色的機械性能，還具備了舒適性、自清潔性、防水性、透氣性和阻燃性。這些特性使得氣凝膠服裝在惡劣環(huán)境下的保溫領域具有廣泛的應用潛力，如日常保暖、戶外運動和緊急救援特殊服裝等。此外，由于熔融紡絲技術的成熟和先進性，這種氣凝膠的大規(guī)模制備成為可能，為未來隔熱材料的發(fā)展開辟了新的道路。