超輕柔性熱防護材料開發有了新突破

近日，四川大學空天科學與工程學院副研究員王浩倫團隊在超輕柔性熱防護材料上取得重要進展，并發表于《先進材料》上。

隨著科技的發展，對隔熱材料的要求不再局限于傳統性能，而是朝著更高效、更輕質和柔性化的方向發展。特別是在復雜的航天環境下，極端溫度變化、振動和沖擊對隔熱材料提出新的考驗。低密度隔熱材料長期存在“力熱兼容”的關鍵科學問題：材料機械強度與熱隔絕性能之間的優化沖突。以超細纖維為基本單元的彈性氣凝膠是克服傳統氣凝膠脆性的重要思路，但進一步降低材料密度，提升隔熱性能，增強力學性能是新一代氣凝膠材料的迫切需求。

在自然界中，北極熊依靠其中空毛發來抵御極寒，竹子等植物進化出中空莖干使自身更有韌性。中空纖維結構能夠有效減少熱傳導，同時降低局部應力集中的風險，提供更高的強度重量比，增強力學性能。因此，中空纖維結構或成為解決以上問題的重要突破。

研究團隊致力于探索柔性熱防護材料的開發與應用，本項研究是該團隊在此領域的最新突破。研究首次開發了一種基于同軸氣流誘導技術大規模生成超細中空纖維管的方法，并成功原位搭建出超輕、超柔和超隔熱的聚酰亞胺纖維管氣凝膠（PMAS），工作溫度區間覆蓋77K到573K。論文對PMAS的成型機理、調控方案、力學性能、熱學性能和應用前景做了充分的研究。該材料的成功開發為解決極端環境下低密度隔熱材料“力熱兼容”問題提供了新的思路，同軸氣流誘導技術也為超細中空纖維的低成本和普適化制備奠定了基礎。該成果在空天柔性熱防護、新能源汽車熱失控隔離及特種服裝制造領域具有廣闊的應用前景。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202503499