發布時間：2024-12-10 13:34:38 人氣：0次
人類是吸熱恒溫動物（wù），要維持體內溫度才能維持生命。然而，在（zài）極端環境中，如嚴寒的冬天，人類的生理適應能力是非常有限（xiàn）的。從古（gǔ）代的動物皮毛到現代的合成保溫材料，科技進步為人（rén）類提供了（le）在惡劣環境中生存的可能性。氣凝膠因其極低的密度（dù）和獨特（tè）的孔隙結構，在隔熱材料領域收到廣泛關注。但由於傳統氣凝膠的機械結構不穩定（dìng）性，限製了實際的應用範圍。朱（zhū）美芳院士（shì）團隊開發的氣（qì）凝膠具有大而均勻的長度與直徑，作為構（gòu）建塊（kuài），通過冷凍成型技（jì）術將其組裝成具有波紋片層結構的氣（qì）凝膠氈。這些（xiē）氣凝膠具有優異的（de）機械性（xìng）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，適用於極端環境中的應用要求。
圖1. PPS（聚苯（běn）硫醚）超細纖維的製備（bèi）流程
采用海島型熔（róng）紡技術（如圖1），利用CoPET和PPS分別作為“海”和（hé）“島”的組成部（bù）分進行雙組（zǔ）份（fèn）熔融紡絲，通過（guò）多個步驟逐步縮小纖維（wéi）直徑，得到高長徑比的連續超細纖維。這些纖維具有極細的直徑（約1微（wēi）米）。隨著（zhe）拉伸比的增加，纖維的分（fèn）子鏈取向逐步有序化，並形成高結晶度（dù）的結構。這種高結晶度在纖維的力學強度上發揮了（le）重要作用，使得最終材料具備優異的機（jī）械（xiè）性能。
圖（tú）2. LFFAs的基本結構特征和機械柔韌性（xìng）
LFFA具有極低的密度，僅有6.4mg cm3，展示了其輕質特性，例如可以輕鬆懸（xuán）停在花朵上（shàng）（如圖2）。通過冷凍成型，可以製得（dé）不同的幾何形狀的LFFA，如（rú）塊狀和纖維狀（zhuàng），且LFFAs的具有極高的柔性（xìng），例如可被捏合、打結（jié）且無損壞。這些特性主要得益於材料內部的三維纖維網絡結構，該結構在提供穩定支撐的（de）同（tóng）時又具備柔韌性。在SEM圖中可以看到LFFAs的層狀和開放式孔隙（xì）網絡，這種結構為LFFAs提供了（le）良好的透氣性和隔熱性能，同時增（zēng）強了（le）材（cái）料的可加工性。
圖3. LFFAS的彈性機械性能
通過一係列力學測試（如圖3）表明LFFAs在拉（lā）伸和壓縮下（xià）的出色彈性和耐久性。例如LFFAS可以在25%的拉伸（shēn）下保持彈（dàn）性恢複性，表現出優異的拉伸性能。在壓縮應變測試中，可以承受高達95%的壓縮應變並恢複到原始形狀（zhuàng），具有極高的恢複性。LFFAS在（zài）經過10000次壓縮循環後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定性。這些氣凝膠的優異機械（xiè）性能，可以滿足織物的彈性和舒適性（xìng）需求，包括超強的柔韌性。
圖4. 多功能隔熱氣凝（níng）膠的特（tè）性
通過接觸（chù）角測試展（zhǎn）示了材（cái）料的超疏水特性（接觸角達（dá）到154°），並且能夠自清潔，在水（shuǐ）流下輕（qīng）鬆去除表麵（miàn）灰塵和汙漬（zì）。具有優異的透氣性，可有效防（fáng）止（zhǐ）液態水滲透，同時允許水蒸氣逸出，適合於濕度較高的環境。在阻燃性能測試中，材料達到V0級阻燃等級，展示（shì）了在火焰接觸下的自熄性和高熱穩定性，能夠在緊急情況下提供額外的防護。所得的氣（qì）凝膠毛氈服裝表現出優異的隔熱性能，接近於幹燥空氣的隔熱性能，其厚度僅為具有（yǒu）類似隔熱（rè）性能的羽絨服的（de）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（zhōng）的（de）機械脆弱性（xìng）和結構不穩定性問（wèn）題（tí）。通過海（hǎi）島熔融紡絲技術製備的超細（xì）纖維，構（gòu）建了一種（zhǒng）新型的氣凝膠結構，這種結構不僅具有（yǒu）出（chū）色的機械性（xìng）能（néng），還具（jù）備了舒適性、自清潔性（xìng）、防水（shuǐ）性、透氣性和阻燃性。這些特性使得氣凝膠服裝在極（jí）端環境下的保溫領域（yù）具有廣泛的應用潛力，如（rú）日常保暖、戶外（wài）運動（dòng）和緊急（jí）救（jiù）援（yuán）特殊服裝等。此（cǐ）外，由於熔（róng）融紡絲技術的成熟和先進性，這種氣凝膠的大規模製（zhì）備（bèi）成為（wéi）可能，為未來（lái）隔熱材料的發展開辟了新的道路。
原文鏈接
https://doi.org/10.1002/adma.202414731
來源：精品国产免费第一区二区科紡
聲明（míng）：公眾推文僅代表作者個人觀點，如有不當之處，敬請（qǐng）留言指正！
