本網(wǎng)訊 近日，我校材料與化學(xué)學(xué)院生物質(zhì)基可持續(xù)材料課題組葉冬冬教授團(tuán)隊(duì)在期刊《Nature Communications》（中科院1區(qū)Top， IF=14.7）發(fā)表基于微流控紡絲技術(shù)制備梯度全納米結(jié)構(gòu)氣凝膠纖維的研究論文，題目為“Gradient All-Nanostructured Aerogel Fibers for Enhanced Thermal Insulation and Mechanical Properties”。
輕質(zhì)納米多孔氣凝膠纖維因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，在個(gè)人熱管理、建筑節(jié)能及極端環(huán)境防護(hù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。這類(lèi)材料通過(guò)內(nèi)部豐富的納米孔隙結(jié)構(gòu)（孔隙率>90%）有效限制空氣分子碰撞、延長(zhǎng)熱傳導(dǎo)路徑并增強(qiáng)界面熱阻，從而在超低密度下實(shí)現(xiàn)卓越隔熱性能。然而，傳統(tǒng)濕法紡絲技術(shù)制備的氣凝膠纖維因致密外層的存在，顯著降低了高效隔熱納米孔隙的體積占比，制約了纖維性能的進(jìn)一步提升，徑向熱導(dǎo)率較高（0.027-0.5 W m?1 K?1）。
基于以上挑戰(zhàn)，葉冬冬教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安交通大學(xué)宋建偉教授團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)朱書(shū)澤教授團(tuán)隊(duì)，基于微流控紡絲技術(shù)精準(zhǔn)調(diào)控微流道內(nèi)溶劑剪切與擴(kuò)散過(guò)程，使凝膠纖維形成“外疏內(nèi)密”的梯度結(jié)構(gòu)，并在超臨界干燥過(guò)程中反轉(zhuǎn)，最終獲得鞘層與芯層平均孔徑分別為150 nm與600 nm的梯度納米結(jié)構(gòu)的氣凝膠纖維。這一設(shè)計(jì)不僅顯著提升孔隙率（從98%增至98.6%），還使纖維密度降低至15.7 kg m-3，同時(shí)優(yōu)化了熱傳遞路徑與界面熱阻。最終制備的梯度全納米結(jié)構(gòu)芳綸氣凝膠纖維（GAFs）在隔熱與力學(xué)性能上實(shí)現(xiàn)重大突破。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后傅曉童、西安交通大學(xué)博士司聯(lián)蒙為本文共同第一作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)葉冬冬教授、浙江大學(xué)朱書(shū)澤教授以及西安交通大學(xué)宋建偉教授為本文通訊作者。作者感謝安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)紡織工程學(xué)科平臺(tái)和安徽省高性能生物基尼龍工程研究中心提供的分析測(cè)試支持，以及國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的科研經(jīng)費(fèi)支持。（圖文/葉冬冬 編輯/代銳 預(yù)審/李乾坤 審核/夏利明）
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57646-4
葉冬冬教授課題組（生物質(zhì)基可持續(xù)材料）網(wǎng)址：https://www.x-mol.com/groups/ydd
