中科院蘇州納米所提出制備氣凝膠纖維的普適方法

據報道，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所（以下簡稱“中科院蘇州納米所”）張學同團隊提出了一種制備氣凝膠纖維的普適方法，即溶膠-凝膠限域轉變（SGCT）方法，巧妙地把氣凝膠纖維的動態紡絲過程調整為靜態的溶膠-凝膠轉變過程，從而為制備任意組分的氣凝膠纖維奠定了堅實的技術基礎。

以聚酰亞胺（PI）氣凝膠纖維制備為例，首先通過毛細管力使氣凝膠前驅體溶液進入玻璃毛細管內腔，然后在毛細管的限域空間內實現前驅體的靜態溶膠-凝膠轉變，之后通過簡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364 m2/g），出色的機械性能（彈性模量為123 MPa），優異的疏水性（接觸角為153°）和顯著的柔韌性（曲率半徑為200μm）。

與商業化的棉纖維或者實驗室自制的芳綸氣凝膠纖維相比，PI氣凝膠纖維表現出顯著優于上述兩者的離火自熄滅（阻燃）特性。進一步測試表明，棉纖維的極限氧指數為24，芳綸氣凝膠纖維的極限氧指數為28，而PI氣凝膠纖維的極限氧指數則高達46.2。隔熱性能測試表明，與傳統的棉纖維及超細纖維相比，PI氣凝膠纖維具有更加優異的隔熱保溫性能，且隔熱保溫性能的優異程度與氣凝膠纖維的直徑正相關。值得注意的是，即使在極端惡劣的環境下（-165℃ ～ 205℃的范圍內），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，研究團隊通過SGCT 策略成功制備出了多種有機氣凝膠纖維、多種無機氣凝膠纖維和有機/有機、無機/無機、有機/無機雜化氣凝膠纖維，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溶膠-凝膠轉變知識制備出盡可能多的氣凝膠纖維提供了可能性。