渐变全纳米结构的气凝纤维用于增强隔热和机械性能
Xiaotong Fu1, Lianmeng Si2, Zhaoxin Zhang3
1School of Materials and Chemistry, Anhui Provincial Engineering Center for High-Performance Biobased Nylons, Anhui Engineering Research Center for Highly Functional Fiber Products for Automobiles, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui Province, 230036, China.
Nature communications
|March 11, 2025
概括
渐变芳气凝纤维 (GAF) 是使用微流体线开发的. 这种新的方法创造了一个独特的纳米结构,实现了高级应用的优越的绝热和机械强度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 织工程 织工程 织工程
背景情况:
- 纳米孔径气凝纤维对于热管理和热保护至关重要.
- 传统的湿方法会产生密集的外层,阻碍气凝纤维的热电阻.
研究的目的:
- 使用微流体线方法开发渐变的全纳米结构亚拉胺气凝纤维 (GAFs).
- 克服传统方法在实现最终耐热性方面的局限性.
主要方法:
- 采用微流体旋转用于同时剪切对齐和溶剂扩散.
- 工程前体凝纤维形成稀疏的外部和密集的内部结构.
- 超临界干燥以创建不同的外和核心纳米层.
主要成果:
- 实现了一个梯度纳米结构,孔径为150nm (盖) 和600nm (核心).
- 证明了极低的辐射导热率 (0.0228 W m-1 K-1).
- 由于纳米纠网络,获得了高抗拉强度 (29.5 MPa) 和高裂变强度 (39.2%).
结论:
- 梯度纳米结构通过增加界面热阻显著增强热绝缘.
- 与传统的气凝纤维相比,GAF具有更好的热和机械性能平衡.
- 这一进步扩大了气凝纤维在苛刻环境中的潜在应用.
