广东
近日，安徽农业大学材料与化学学院生物质基可持续材料课题组叶冬冬教授团队在期刊《Nature Communications》（中科院1区Top）发表基于微流控纺丝技术制备梯度全纳米结构气凝胶纤维的研究论文，题目为“Gradient All-Nanostructured Aerogel Fibers for Enhanced Thermal Insulation and Mechanical Properties”。
轻质纳米多孔气凝胶纤维因其独特的结构特性，在个人热管理、建筑节能及极端环境防护等领域展现出巨大潜力。这类材料通过内部丰富的纳米孔隙结构（孔隙率>90%）有效限制空气分子碰撞、延长热传导路径并增强界面热阻，从而在超低密度下实现卓越隔热性能。然而，传统湿法纺丝技术制备的气凝胶纤维因致密外层的存在，显著降低了高效隔热纳米孔隙的体积占比，制约了纤维性能的进一步提升，径向热导率较高（0.027-0.5 W m⁻¹ K⁻¹）。
基于以上挑战，叶冬冬教授团队联合西安交通大学宋建伟教授团队与浙江大学朱书泽教授团队，基于微流控纺丝技术精准调控微流道内溶剂剪切与扩散过程，使凝胶纤维形成“外疏内密”的梯度结构，并在超临界干燥过程中反转，最终获得鞘层与芯层平均孔径分别为150 nm与600 nm的梯度纳米结构的气凝胶纤维。这一设计不仅显著提升孔隙率（从98%增至98.6%），还使纤维密度降低至15.7 kg m-³，同时优化了热传递路径与界面热阻。最终制备的梯度全纳米结构芳纶气凝胶纤维（GAFs）在隔热与力学性能上实现重大突破。
安徽农业大学博士后傅晓童、西安交通大学博士司联蒙为本文共同第一作者，安徽农业大学叶冬冬教授、浙江大学朱书泽教授以及西安交通大学宋建伟教授为本文通讯作者。作者感谢安徽农业大学纺织工程学科平台和安徽省高性能生物基尼龙工程研究中心提供的分析测试支持，以及国家自然科学基金、安徽省优秀青年基金项目、安徽农业大学提供的科研经费支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-57646-4
来源：安徽农业大学
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