[01922532]高分子气凝胶纤维

适宜转化地区/区域：全国

成果简介：

在现有高端保暖领域，超细纤维和羽绒是保暖材料的主要选择。羽绒作为天然材料，依然是目前性价比最高的保暖填充材料，虽然其具有遇水后失效等缺陷，但其高隔热性能以及易获取的特性使其在日常民用保暖方面占据主要地位。超细纤维则由于逼近羽绒的保暖性能以及依靠其结构的可设计性规避羽绒的种种缺陷，是户外运动、极限运动等高端领域的主要选择。相比这两种材料，其具体保暖结构为微米尺度，其对静止空气的保持能力仍然存在提升空间，远远不及气凝胶对静止空气的保持能力。气凝胶纤维具有极低的热导率(0.013~0.04 W/m∙K)，与其他保暖材料相比是热导率最低的材料。气凝胶极低的导热系数归因于下列因素：（1）组成气凝胶的纳米颗粒之间的接触面积极小，热量传递路径复杂，因而使得气凝胶的固体热传导分量很小；（2）气凝胶纳米颗粒之间孔径尺寸小于空气分子的平均自由程（约70 nm）；（3）纳米级孔径抑制热对流。因此，若将气凝胶结构赋予纤维材料，理论上是隔热保温效果最好的一种纤维，是下一代保暖纤维的最重要发展方向，有望颠覆羽绒，替代超细纤维。针对这一现状，中国科学院苏州纳米所科研团队开发了具有不同纺丝速度的系列气凝胶纺丝成型技术，主要包括基于动态溶胶-凝胶转变的湿法纺丝、反应纺丝、限域纺丝、液晶纺丝、冷冻纺丝、气吹液纺丝、离心纺丝、级联微流控纺丝等。建立了1吨/年纺丝试验线，实现了1000孔丝束纺丝，获得低热导率、高力学强度的气凝胶纤维长丝（成果1）。并以短切气凝胶纤维作为原料，制备气凝胶纤维絮片（热导率：0.025W/m∙K）（成果2）。第三方检测结果表明，保暖性能相当时，气凝胶纤维絮片重量仅占高档鹅绒重量的一半，体现出颠覆羽绒、成长为下一代保暖纤维的巨大潜力。