朱美芳院士，俞昊教授團隊Advanced?Fiber Materials：機械性能可調的輕質，耐溫自增強二氧化硅納米纖維氣凝膠

傳統的二氧化硅氣凝膠因其導熱系數低、熱穩定性好而受到廣泛的關注，然而，由于納米顆粒之間弱的界面相互作用和不連續性，導致二氧化硅氣凝膠的柔韌性差，呈現剛性和脆性特征，嚴重限制了其在工業和日常生活中更為廣泛的應用。針對上述問題，東華大學朱美芳院士，俞昊教授團隊通過以柔性，連續性更強的二氧化硅納米纖維為結構骨架，二氧化硅溶膠為增強相，通過冷凍成型方法構筑三維結構網絡，由于基體材料與增強材料均為二氧化硅，兩者具有很高的界面相容性，具有自增強效應，制備得到的二氧化硅納米纖維氣凝膠不僅密度低，并且具有可調的力學性能，同時還保留了傳統無機氣凝膠的耐火性，高溫穩定性和優異的隔熱性能。相關成果以"?Self-reinforcement of Light, Temperature-resistant Silica Nanofibrous Aerogels with Tunable Mechanical Properties "為題，發表于纖維改性國家重點實驗主辦期刊《先進纖維材料》(Advanced Fiber Materials)。該論文第一作者是材料學院青年教師黃濤，俞昊教授為通訊作者。

圖1?二氧化硅納米纖維氣凝膠的制備

首先，文章以TEOS/PVA為前驅體溶液，通過靜電紡絲的方法制備了柔性的二氧化硅納米纖維，將其與二氧化硅溶膠在水中均質分散，再通過冷凍干燥，得到了輕質，形狀可控的二氧化硅氣凝膠（圖1）。

圖2?基體（二氧化硅納米纖維）與增強相（二氧化硅溶膠）的配比對氣凝膠力學性能的影響。

根據應用場景的不同，可以方便的通過調控二氧化硅納米纖維與二氧化硅溶膠的比例，得到具有不同力學性能的二氧化硅氣凝膠。密度為7.9 mg·cm^?3的彈性氣凝膠在壓縮形變為40%時，強度為8.4?kPa，在100次壓縮循環后，發生約10%的塑性變形，表現出較好的壓縮回彈性能。當二氧化硅納米纖維與溶膠的配比為1：1時，密度為37?mg·cm^?3的氣凝膠則能夠至少承受其自身重量的7500倍負載而不發生顯著形變，比模量達到19.5 MPa·cm³·g^?1，表現出良好的抵抗變形的能力。（圖2，圖3）此外，該工作在極大改善二氧化硅氣凝膠力學性能的同時，仍然保留著傳統無機氣凝膠的耐火性，耐高溫性和優異的隔熱性能。

圖3?具有不同力學性能的二氧化硅納米纖維氣凝膠

課題組簡介：

俞昊，東華大學研究生部主任，材料學院教授/博導。主要從事新能源納米材料、有機無機雜化改性高分子材料等方面的研究，在納米纖維基摩擦納米發電機、可穿戴能源系統和自驅動傳感的交叉學科領域較有建樹，同時在基于有機無機雜化改性制備具有功能化和高性能化纖維研究方面取得了優異的成果。先后發表論文80余篇，在Advanced Functional Materials, Nano Energy, ACS Applied Materials & Interfaces, Nanoscale等國際知名SCI期刊發表論文20余篇。申請近百項專利，其中30余項獲得授權。先后主持科研項目15項，其中，主持國家自然科學基金項目2項，總裝備部軍工項目1項，科學技術部國家重點研發計劃子項目1項；參與科研項目14項，其中作為項目副組長參與并完成國防科工委863軍工項目1項，作為技術骨干參與科技部863項目1項，國家自然科學基金1項，教育部重大培育項目1項。（歡迎致力于材料、電子、化學等各交叉專業博士后加盟該團隊）

原文信息：

Huang, T., Zhu, Y., Zhu, J. et al. Self-reinforcement of Light, Temperature-Resistant Silica Nanofibrous Aerogels with Tunable Mechanical Properties. Adv. Fiber Mater. (2020).

https://doi.org/10.1007/s42765-020-00054-8.?

期刊介紹：

《先進纖維材料》 (Advanced Fiber Materials)?（ISSN: 2524-7921 (Print) 2524-793X (Online)）是一本由同行評議、國際性、跨學科的研究期刊，旨在發表纖維材料、纖維基器件及其應用領域內高水平論文，反映纖維領域的快速前沿發展。Advanced Fiber Materials由東華大學纖維材料改性國家重點實驗室發起，中國科學院院士朱美芳教授任主編，東華大學和中國材料研究學會共同主辦，由Springer Nature出版集團代理海外紙本發行和全球電子版發行，發表論文類型包括原創研究、綜述文章、前瞻性快報、觀點、新聞和亮點。本期刊將于2020和2021年每年發行6期，歡迎廣大科研人員將高質量的研究論文、綜述文章等投稿至此期刊。所有文章在接受后將立即在線發布并可以被引用，作者無需繳納任何版面費(2019-2020年底)。Advanced Fiber Materials創刊前兩年（2019-2020年底）所收錄的文章都可免費直接獲取，無需訂閱。歡迎投稿！

期刊投稿鏈接：https://www.springer.com/journal/42765

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