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不同形狀的納米纖維氣凝膠及其超輕特性展示

纖維氣凝膠制備原理圖

    近日，東華大學(xué)俞建勇院士、丁彬教授帶領(lǐng)的納米纖維研究團隊在超輕纖維材料研究上獲新成果，成果論文以“Ultralight nanofiber-assembled cellular aerogels with superelasticity and multifunctionality”為題發(fā)表在國際權(quán)威雜志《自然—通訊》（Nature Communications）雜志上，東華大學(xué)為唯一署名單位。他們利用普通纖維膜材料開發(fā)出了一種超輕、超彈的纖維氣凝膠，經(jīng)中國計量認(rèn)證結(jié)果顯示，這種纖維氣凝膠的固態(tài)材料密度僅為0.12毫克每立方厘米，一塊體積為20立方厘米的“纖維氣凝膠”可以輕松的“踩”在羽絨的幾根絨毛上。

    氣凝膠是一種超輕質(zhì)的固體材料，其內(nèi)部98%以上是空氣。1999年，美國航空航天局研制出了密度為3毫克每立方厘米的二氧化硅氣凝膠，成為當(dāng)時世界上最輕固體材料。2012年，德國科學(xué)家制造了一種更輕的 “石墨氣凝膠”，其密度為0.18毫克每立方厘米。2013年，浙江大學(xué)研制的“全碳?xì)饽z”密度為0.16毫克每立方厘米，創(chuàng)造了一個新的記錄。而此次東華大學(xué)研發(fā)的0.12毫克每立方厘米“纖維氣凝膠”，成功刷新了“世界最輕材料”的記錄。

    “纖維氣凝膠”不僅超輕，其壓縮回彈性能也十分優(yōu)異，相比于傳統(tǒng)的碳?xì)饽z，其壓縮回彈性提升了110%。它的導(dǎo)熱系數(shù)低至0.026W/ m?k，幾乎接近于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)。一塊5毫米的“纖維氣凝膠”可以輕松實現(xiàn)在100-6300Hz寬頻段內(nèi)的高效吸音；此外，纖維氣凝膠還是一種高性能的吸附材料，可快速吸附自身重量200倍以上的液體污染物，有望為近年來頻發(fā)的海上石油污染災(zāi)害提供新的解決途徑。除了上述應(yīng)用，這種超輕的“纖維氣凝膠”材料還可應(yīng)用于組織工程、電子器件等領(lǐng)域。