在惡劣環(huán)境下使用的耐磨隔熱材料時(shí)或多或少會碰到一些在設(shè)計(jì)與制造過程中遇到的突發(fā)狀況。一方面，產(chǎn)品需要保

持其特性，以提供抗沖擊性，不過在高溫狀態(tài)下，往往會出現(xiàn)性能衰退的狀況，就是耐熱性變差。在許多情況下，這需要

使用幾種材料復(fù)合制成織物，這樣的堅(jiān)固耐用熱防護(hù)紡織品的制造工藝就會比較復(fù)雜。

     芳綸纖維作為一種功能和結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于保護(hù)性應(yīng)用中。芳綸纖維具有優(yōu)良的機(jī)械性能，作為一種功能和結(jié)

構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于防護(hù)應(yīng)用，例如消防員和急救人員的防護(hù)服。雖然耐高溫，但芳綸纖維的熱性能限制了它們的應(yīng)用，

由于其相對較高的熱導(dǎo)率和對溫度敏感的聚合物性質(zhì)，芳綸纖維無法在低溫到高溫的各種溫度范圍內(nèi)提供足夠的熱保護(hù)，

同時(shí)保持其強(qiáng)健的機(jī)械性能。

     相比之下，陶瓷氣凝膠由于具有高比表面積和低密度的介孔結(jié)構(gòu)而具有超絕緣性能。不過這些超輕材料存在機(jī)械脆性

和機(jī)械性能差的問題。

     布法羅大學(xué)的研究人員綜合了這兩個領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出了一種具有優(yōu)異機(jī)械性能和熱性能的耐磨芳綸/陶瓷氣凝膠納

米復(fù)合材料。  

                                           比如這個花蕾上的芳綸氣凝膠納米復(fù)合材料

     一個新型芳綸氣凝膠納米復(fù)合材料的樣品放在花蕾上，展示了這種材料的輕量化特性。這些特性使這種新型納米復(fù)合材

料成為低成本制造可穿戴紡織品的一個有希望的候選材料，用于惡劣環(huán)境中的應(yīng)用，包括航空航天、電子和個人防護(hù)服。

     布法羅大學(xué)的教授領(lǐng)導(dǎo)的一個團(tuán)隊(duì)報(bào)告了他們在先進(jìn)工程材料芳綸陶瓷氣凝膠復(fù)合材料的發(fā)現(xiàn)，展示了一種低密度

（0.08 g cm-3）、低導(dǎo)熱系數(shù)（0.034 W m-1 K-1）和高壓縮性的陶瓷氣凝膠納米復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度為1.1 MPa。采用預(yù)

氣凝膠前驅(qū)體（HCl、CTAB膠束、尿素和硅酸鈉）與芳綸纖維原位交聯(lián)反應(yīng)制備芳綸氣凝膠織物的工藝方案。Nanowerk解

釋了制造過程：“我們采用了簡單且可擴(kuò)展的制造策略，通過納米多孔硅氣凝膠和芳綸纖維之間的原位交聯(lián)反應(yīng)制備了納米

復(fù)合材料，其中合成的納米復(fù)合纖維形成了3D網(wǎng)絡(luò)，與中空介孔硅膠基質(zhì)相連?！薄！皻饽z纖維結(jié)構(gòu)具有相互連接的多孔

網(wǎng)絡(luò)和較高的靜止空氣層含量，即使在-196°C到400°C的極端環(huán)境下，芳綸纖維氣凝膠復(fù)合材料也具有非凡的隔熱性能。

     這種制備方法的關(guān)鍵是在二氧化硅與陶瓷氣凝膠前驅(qū)體和芳綸纖維之間發(fā)生的原位交聯(lián)。在常壓干燥反應(yīng)中，前體轉(zhuǎn)化

為納米多孔二氧化硅氣凝膠并沉積到芳綸纖維上。芳綸纖維構(gòu)成了滲流網(wǎng)絡(luò)，而硅膠則交聯(lián)并沉積在纖維網(wǎng)絡(luò)上。凝膠化后

芳綸纖維與氣凝膠的界面結(jié)合進(jìn)一步防止了纖維網(wǎng)絡(luò)的崩潰。

     在成功展示了納米復(fù)合絕緣材料的優(yōu)異性能后，該團(tuán)隊(duì)正在研究具體應(yīng)用，包括隔熱耐磨系統(tǒng)、抗沖擊裝甲應(yīng)用以及熱

敏應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)部件。

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