多功能纤维素气凝胶纤维基织物的创新设计及其在先进个人热管理中的应用

本文创新性地将羟基化多壁碳纳米管(CNTs)增强的1D纤维素气凝胶纤维(CCAF)与相变材料(PEG)复合，构建了具有10.1 MPa断裂强度和120.2 J/g熔融焓(ΔHm)的相变纤维(CCAF-P)。通过多维结构设计（1D纤维→2D织物→3D复合材料），实现了热存储、光/电热转换、红外隐身及可调电磁干扰(EMI)屏蔽等多功能集成，为解决传统气凝胶机械性能差、功能单一等问题提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过CNTs增强策略使纤维素气凝胶纤维(CCAF)断裂强度提升48.7%，比表面积达164.54 m²/g。所开发的相变纤维(CCAF-P)不仅具有"三高"特性（高机械强度10.1 MPa、高熔融焓120.2 J/g、高应变11.2%），还展现出有趣的"双响应"能力——既能通过光热转换变身"人造小太阳"，又能借助电热效应实现"一键升温"。

Materials

实验采用聚合度(DP)534±16的棉浆粕为原料，搭配离子液体AMIM-Cl/DMAc溶剂体系。羟基化多壁碳纳米管(CNTs)作为"钢筋骨架"增强材料，而聚乙二醇(PEG)则扮演"热能搬运工"角色。

Preparation of cellulose aerogel fiber and phase change fiber

通过"分子编织"技术将CNTs嵌入纤维素三维网络，制备的C₁₀CAF（含10 wt% CNTs）就像给气凝胶穿上了纳米铠甲。后续PEG的装载过程类似"分子海绵吸水"，利用气凝胶的多孔特性实现98%的相变材料封装率，完美解决了传统PCMs的"流汤"难题。

Conclusions

这项研究如同搭建"热管理乐高"：1D纤维是基础模块，2D织物（CCAF-P与碳纤维混纺）构成智能温控"开关"，3D组装结构则变身热隐身"迷彩服"。特别值得一提的是，通过调节PEG含量可实现EMI屏蔽效能从15 dB到45 dB的"段位式"提升，这种"热-电双控"特性为可穿戴设备开发提供了新范式。