氣凝膠纖維不僅具備細(xì)長的纖維特征,還具備氣凝膠材料的典型特性,如超低密度、超高孔隙率和高比表面積等,被視為下一代高性能保暖纖維材料的有力競爭者。然而,要克服納米多孔氣凝膠纖維因其高孔隙率而帶來的脆弱力學(xué)特性,以便賦予其卓越的強(qiáng)度和高韌性,仍然是一個充滿挑戰(zhàn)性的難題。
鑒于此,中科院蘇州納米所張學(xué)同研究員團(tuán)隊首先制備了高取向度的納米纖維并通過增加納米纖維之間的交聯(lián)點,提高了納米多孔氣凝膠纖維的機(jī)械強(qiáng)度和韌性,最終發(fā)展出一種輕質(zhì)、超韌的納米多孔纖維素氣凝膠纖維。所制得的纖維素納米多孔氣凝膠纖維具有卓越的性能,包括高比表面積(372 m2/g)、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度(30 MPa)、出色的伸長率(107%)和超高的韌性(21.85 MJ/m3)。由于其良好的機(jī)械性能和高韌性,這些纖維還表現(xiàn)出極佳的可編織性,編織產(chǎn)品表現(xiàn)出卓越的隔熱性能和出色的瞬態(tài)沖擊防護(hù)性能,可應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、輕質(zhì)隔熱材料和其他新興領(lǐng)域。這項工作為設(shè)計和制備強(qiáng)韌納米多孔氣凝膠纖維提供了重要的指導(dǎo)。
該工作以“Ionic Liquid Directed Spinning of Cellulose Aerogel Fibers with Superb Toughness for Weaved Thermal Insulation and Transient Impact Protection”為題,發(fā)表在國際知名期刊《ACS Nano》上。文章第一作者是中科院蘇州納米所劉中勝博士后與盛智芝副研究員,合作者有中科院蘇州納米所王佩璽研究員,通訊作者為張學(xué)同研究員。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金及蘇州市科技計劃的資助。
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