中科院蘇州納米所提出制備氣凝膠纖維的普適方法

據(jù)報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡(jiǎn)稱“中科院蘇州納米所”）張學(xué)同團(tuán)隊(duì)提出了一種制備氣凝膠纖維的普適方法，即溶膠-凝膠限域轉(zhuǎn)變（SGCT）方法，巧妙地把氣凝膠纖維的動(dòng)態(tài)紡絲過(guò)程調(diào)整為靜態(tài)的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變過(guò)程，從而為制備任意組分的氣凝膠纖維奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

以聚酰亞胺（PI）氣凝膠纖維制備為例，首先通過(guò)毛細(xì)管力使氣凝膠前驅(qū)體溶液進(jìn)入玻璃毛細(xì)管內(nèi)腔，然后在毛細(xì)管的限域空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)前驅(qū)體的靜態(tài)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，之后通過(guò)簡(jiǎn)單的溶劑沖洗取出凝膠纖維，最后利用超臨界CO2干燥獲得了相應(yīng)的氣凝膠纖維。由此得到的聚酰亞胺氣凝膠纖維具有超高比表面積（高達(dá)364 m2/g），出色的機(jī)械性能（彈性模量為123 MPa），優(yōu)異的疏水性（接觸角為153°）和顯著的柔韌性（曲率半徑為200μm）。

與商業(yè)化的棉纖維或者實(shí)驗(yàn)室自制的芳綸氣凝膠纖維相比，PI氣凝膠纖維表現(xiàn)出顯著優(yōu)于上述兩者的離火自熄滅（阻燃）特性。進(jìn)一步測(cè)試表明，棉纖維的極限氧指數(shù)為24，芳綸氣凝膠纖維的極限氧指數(shù)為28，而PI氣凝膠纖維的極限氧指數(shù)則高達(dá)46.2。隔熱性能測(cè)試表明，與傳統(tǒng)的棉纖維及超細(xì)纖維相比，PI氣凝膠纖維具有更加優(yōu)異的隔熱保溫性能，且隔熱保溫性能的優(yōu)異程度與氣凝膠纖維的直徑正相關(guān)。值得注意的是，即使在極端惡劣的環(huán)境下（-165℃ ～ 205℃的范圍內(nèi)），由PI氣凝膠纖維制成的氣凝膠織物也具有出色的隔熱保溫效果。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)SGCT 策略成功制備出了多種有機(jī)氣凝膠纖維、多種無(wú)機(jī)氣凝膠纖維和有機(jī)/有機(jī)、無(wú)機(jī)/無(wú)機(jī)、有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化氣凝膠纖維，證明了SGCT策略的普適性，為最大限度地利用已知塊體氣凝膠的靜態(tài)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變知識(shí)制備出盡可能多的氣凝膠纖維提供了可能性。