气凝胶纤维不仅具备细长的纤维特征,还具备气凝胶材料的典型特性,如超低密度、超高孔隙率和高比表面积等,被视为下一代高性能保暖纤维材料的有力竞争者。然而,要克服纳米多孔气凝胶纤维因其高孔隙率而带来的脆弱力学特性,以便赋予其卓越的强度和高韧性,仍然是一个充满挑战性的难题。
鉴于此,中科院苏州纳米所张学同研究员团队首先制备了高取向度的纳米纤维并通过增加纳米纤维之间的交联点,提高了纳米多孔气凝胶纤维的机械强度和韧性,最终发展出一种轻质、超韧的纳米多孔纤维素气凝胶纤维。所制得的纤维素纳米多孔气凝胶纤维具有卓越的性能,包括高比表面积(372 m2/g)、优异的机械强度(30 MPa)、出色的伸长率(107%)和超高的韧性(21.85 MJ/m3)。由于其良好的机械性能和高韧性,这些纤维还表现出极佳的可编织性,编织产品表现出卓越的隔热性能和出色的瞬态冲击防护性能,可应用于可穿戴设备、轻质隔热材料和其他新兴领域。这项工作为设计和制备强韧纳米多孔气凝胶纤维提供了重要的指导。
该工作以“Ionic Liquid Directed Spinning of Cellulose Aerogel Fibers with Superb Toughness for Weaved Thermal Insulation and Transient Impact Protection”为题,发表在国际知名期刊《ACS Nano》上。文章第一作者是中科院苏州纳米所刘中胜博士后与盛智芝副研究员,合作者有中科院苏州纳米所王佩玺研究员,通讯作者为张学同研究员。该工作获得了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金及苏州市科技计划的资助。
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