研究背景

当具有优异隔热性能的纳米多孔气凝胶被加工成一维纤维时，它们在个人热管理领域具有巨大的应用潜力。然而，气凝胶纤维在使用过程中如何承受外力冲击，特别是径向挤压而保持宏观形貌和微观结构的完整性，仍是气凝胶纤维发展方面亟待解决的问题。

成果简介

内蒙古科技大学化学与化工学院的研究团队，在赛华征教授和付蕊副教授的带领下，取得了一项令人瞩目的科研成果。他们成功地合成了一种全新的气凝胶纤维，这种纤维具有超高的径向弹性，能够在经历大幅度的径向挤压后迅速恢复原形，同时保持其孔隙结构，从而确保稳定的保温效果。

这项研究的核心在于采用了超细且超高纠缠度的细菌纤维素纳米纤维作为基础材料。这种独特的纳米纤维不仅提供了纤维的基本结构，还因其超高的纠缠度而增强了纤维的强度和韧性。为了进一步塑造和优化这种基础材料，研究团队引入了热可逆的琼脂糖进行塑形。通过这一步骤，他们能够更精确地控制纤维的形状和结构。

在琼脂糖塑形后，研究团队使用乙醇进行置换，并通过超临界干燥技术获得了气凝胶。这一步骤是制备气凝胶纤维的关键，因为它确保了纤维内部孔隙结构的形成和稳定。随后，团队通过气相沉积的方法，在气凝胶纤维内部纤细柔软的纳米骨架上均匀地形成了一层刚性二氧化硅涂层。这一涂层不仅增强了纤维的刚性，还因为其均匀的分布而在受到外力冲击时能够有效地分散应力，使得气凝胶纤维在受到径向挤压时能够迅速回弹而不碎裂。

实验结果显示，这种气凝胶纤维在遭受高达90%的径向压缩后，依然能够显著回弹，并且在历经50次的压缩循环后，其不可恢复的形变仅为12%，展现出了卓越的抗疲劳性能。这一成果代表了目前纳米多孔气凝胶纤维领域所报道的最高径向弹性水平。

此外，该材料还具备其他多项显著优点：其孔隙率高达98%以上，确保了高效的保温效果；导热系数低至0.026 W m⁻¹ K⁻¹，进一步强化了其保温性能；同时，它还拥有超过135°的理想疏水角，表现出良好的防水性能。

得益于这些优异的机械性能，该气凝胶纤维具有良好的可纺性，这意味着它可以被轻松地编织成各种纺织品。更为重要的是，即便在外力作用下，它也能够最大程度地保持其孔隙结构，从而维持其卓越的保温性能，完全能够满足人们日常的穿着需求。

该成果以“Ultra-High Radial Elastic Aerogel Fibers for Thermal Insulation Textile”为题发表于《Advanced Functional Materials》，内蒙古科技大学化学与化工学院硕士研究生王珈惠为第一作者，化学与化工学院赛华征教授和付蕊副教授为共同通讯作者，内蒙古科技大学为唯一完成单位。

图文展示：

图1 气凝胶纤维的制备过程及保温性能和力学性能示意图

图2 气凝胶纤维的力学性能表征

图3 气凝胶纤维的柔韧性