抗高溫又耐低溫!蘇州納米所制備凱夫拉氣凝膠纖維

5月15日,記者瞭解到,中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員張學同領導的氣凝膠團隊通過溶解杜邦的Kevlar纖維獲得納米纖維分散液,制備出瞭一種具有高孔隙率和高比表面積的凱夫拉氣凝膠纖維,具有優異的力學性能,可以任意彎曲、打結、編織等具有優異的力學性能,可以任意彎曲、打結、編織等。

抗高溫又耐低溫!蘇州納米所制備凱夫拉氣凝膠纖維

凱夫拉纖維特性

1、永久的耐熱阻燃性,極限氧指數Loi大於28。

2、永久的抗靜電性。

3、永久的耐酸堿和有機溶劑的侵蝕。

4、高強度、高耐磨、高抗撕裂性。

5、遇火無熔滴產生,不產生有毒氣體。

6、火燒佈面時佈面增厚,增強密封性,不破裂。

因防寒服裝對保暖性、輕便性以及功能化的要求越來越高,造成瞭對其基礎材料——保暖纖維的要求也越來越高。天然纖維與傳統化學纖維的應用潛能幾乎已開發完畢,因此需要對傳統的化學纖維進行結構上的創新以獲得更加良好的保暖性能。上世紀五十年代,美國杜邦公司開發出瞭異形纖維,化學纖維的光澤性、蓬松性等特性獲得瞭極大改善。在眾多的異形纖維之中,中空纖維因為顯著提高瞭其內部靜止空氣的含量,因此明顯提高瞭化學纖維的保暖性能。上世紀七十年代,科研人員開發出超細纖維,由超細纖維制作的人造皮革等仿生材料使化學纖維的保暖性能與天然材料平齊。通過對中空纖維和超細纖維的研究發現,纖維材料的保暖性能與纖維材料內部靜止空氣含量成正比,與纖維直徑大小成反比,與整體材料密度成反比。氣凝膠纖維具有孔隙率極高、密度超低等顯著特征,理論上是隔熱保溫效果最好的一種纖維,有望取代超細纖維、甚至顛覆羽絨,是下一代保暖纖維的最重要發展方向。但氣凝膠的高孔隙率特征也造成其制備面臨著極大挑戰。

相關成果以“Nanofibrous Kevlar Aerogel Threads for Thermal Insulation in Harsh Environments”為題,發表於國際期刊《ACS Nano》(DOI: 10.1021/acsnano.9b01094)上。博士生劉增偉和博士後呂婧是該論文的共同第一作者,張學同研究員是該論文的通訊作者。論文工作獲得瞭國傢自然科學基金委、國傢重點研發計劃、英國皇傢學會-牛頓高級學者基金等資助。

抗高溫又耐低溫!蘇州納米所制備凱夫拉氣凝膠纖維

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