芳纶气凝胶纤维的常压干燥制备：通过定制固-液界面与骨架强度实现高性能隔热材料开发

【编辑推荐】针对传统超临界干燥(Supercritical Drying)和冷冻干燥(Freeze Drying)方法能耗高、可扩展性差的问题，研究人员开发了溶剂交换-冻融协同工艺，成功实现常压干燥制备具有微米/纳米分级孔隙的芳纶纳米纤维(ANF)气凝胶纤维。该材料展现84.3%孔隙率、269.1 m2 g?1比表面积和49.6 MPa拉伸强度，所编织纺织品在双向极端温度条件下(100°C至-4°C)保持>5°C温差，面密度仅为棉织物的1/3，为工业及可穿戴领域热管理提供高效解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种颠覆性的气凝胶纤维(aerogel fiber)制备策略。传统依赖超临界干燥(Supercritical Drying)和冷冻干燥(Freeze Drying)的工艺存在能耗高、难以规模化的瓶颈，而新开发的溶剂交换-冻融协同技术巧妙攻克了这些难题。通过用低表面张力溶剂替代水来抑制常压干燥过程中的毛细管力(capillary force)，同时强化孔壁强度，成功实现了芳纶纳米纤维(aramid nanofiber, ANF)气凝胶纤维的规模化制备。

所得纤维具有令人惊叹的多级孔结构——微米与纳米尺度孔隙的精准分级排列，创造出84.3%的超高孔隙率(porosity)和269.1 m² g^?1的广阔比表面积(specific surface area)。更难得的是，在保持如此多孔结构的同时，材料仍具备49.6 MPa的优异拉伸强度(tensile strength)。

研究团队进一步用千米级连续纤维编织出80×15 cm的纺织品原型。测试显示，无论是面对100°C高温热板还是-4°C严寒环境，这种新型纺织品都能维持>5°C的稳定温差，而其面密度(areal density)仅为传统棉织物的三分之一。这种兼具高效隔热性能和机械柔性的特性，使其在工业热防护和智能可穿戴(wearable applications)领域展现出巨大应用前景。