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“软—硬”协同杂化策略 构筑军民两用功能纤维复合材料

   日期:2019-12-20     来源:互联网    作者:admin    浏览:0    评论:0    
核心提示:  近年来,东华大学成艳华及朱美芳教授研究团队以功能性纳米材料或聚集诱导发光(AIE)有机分子为构筑单元,通过物理或化学键诱

  近年来,东华大学成艳华及朱美芳教授研究团队以功能性纳米材料或聚集诱导发光(AIE)有机分子为构筑单元,通过物理或化学键诱导其与高分子网络异质组装,以功能为导向,基于复杂功能体系的微结构仿生构筑,通过“分子设计—微观结构—宏观性能”多层级全链条设计,发展材料微观三维结构设计调控新方法,获得新一代功能纤维复合材料和智能柔性纤维器件。

  近日,该团队在功能及智能纤维材料领域又取得了新的研究进展。他们围绕国家新型战略性材料发展,以轻质、柔性、高绝热性材料为研究目标,将软且韧的有机纳米纤维引入硬且脆的无机硅网络中,通过跨尺度(分子—纳米—微米)结构设计,获得宏观具有高柔韧性和高绝热性的纤维复合气凝胶材料。

  多尺度“软—硬”协同杂化策略如下:分子尺度上,采用低交联密度的硅源增加硅网络的韧性;纳米尺度上,利用纤维素纳米纤维和硅网络界面间的强结合能力确保材料的机械完整性;微米尺度上,通过纤维桥联结复合网络结构实现复合材料的高孔性和柔韧性。采用该策略设计的纤维复合气凝胶在国防军工、航空航天、能源管理、民用保暖等领域都有较为广阔的应用前景。

硅—纤维素复合气凝胶制备流程及多级形貌

  该纳米纤维—硅复合气凝胶具有极低的热导率(15.3 mW·m?1·K?1),孔隙率高达93.6%,比表面积达660 m2·g?1,可支撑起高于其本身质量4个数量级的重物,并可进行弯折、卷曲、折叠等,且能够随意裁剪。

“软—硬杂化”纤维复合气凝胶(BC-Si)的拉伸稳定性及高柔性

  基于柔性复合气凝胶优异的绝热性能,进一步制备具有“电热—绝热”一体化双模式的高效热管理器件,可极大提高能量利用效率。基于纤维复合气凝胶优异的疏水性和高度多孔性,这一材料还可以应用于环境污染物处理等重点领域。

“软—硬杂化”纤维复合气凝胶的高绝热性能

  相关工作以“Stiff–Soft”Binary Synergistic Aerogels with Superflexibility and High Thermal Insulation Performance为题,发表于《Advanced Functional Materials》上。论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201806407

 
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