基于溶解性-pKa耦合效应构建可热塑加工的纳米尼龙气凝胶家族及其多功能应用

本研究针对气凝胶材料骨架刚性与可加工性难以兼得的难题，提出通过调控尼龙-溶剂体系的溶解度参数与酸解离常数（pKa），实现结晶精准调控，成功制备出具有高热机械加工性能的热塑性尼龙气凝胶家族。该材料兼具高比表面积（226 m2 g?1）、优异压缩模量（12.6 MPa）和超低导热系数（0.034 W m?1 K?1），并可通过热封装、切割焊接、热压印等技术实现功能化，突破传统气凝胶应用局限，为智能材料制造提供新范式。

　　

通过创新性地运用溶解性-pKa耦合效应（solubility-pKa coupling effect），研究人员成功设计出具有热塑加工特性的高性能尼龙气凝胶家族。通过精确调控尼龙-溶剂体系的溶解度参数与酸解离常数（acid dissociation constants, pKa），实现了结晶行为的精准控制，构建出交织的一维纳米纤维骨架结构。所得气凝胶同时具备高比表面积（226 m² g^?1）、卓越压缩模量（12.6 MPa）和超低导热系数（0.034 W m^?1 K^?1），性能媲美芳纶（aramid）等高端气凝胶材料。

突破性的是，该材料首次将热塑性引入气凝胶体系，支持多重热机械加工：可通过热封装制备防护屏障，经热切割与焊接重组气凝胶无人机结构，并能通过精密热压印技术仿生构建具有荷叶效应（lotus effect）与花瓣效应（petal effect）的疏水表面。意外发现热机械加工可诱导气凝胶产生荧光特性，为热记录（thermal-recording）和防伪（anti-counterfeiting）等领域开辟新应用方向。本研究成功解决了气凝胶领域骨架刚性与其可加工性之间的固有矛盾，为新型功能化气凝胶材料的制造与应用提供全新路径。