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  隨著人類活動(dòng)持續(xù)污染全球生態(tài)系統(tǒng)，自然災(zāi)害和極端天氣事件的日益頻繁構(gòu)成了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在這種情況下，個(gè)人和工程設(shè)備都面臨著復(fù)雜的威脅，包括機(jī)械沖擊、極端溫度、濕氣腐蝕和冰侵蝕.因此，在個(gè)人健康保障和工業(yè)安全方面迫切需要更高的標(biāo)準(zhǔn)，這需要開發(fā)在各種工作條件下具有多功能保護(hù)性能的新型材料。在自然界中，生物體在數(shù)百萬年的時(shí)間里進(jìn)化出獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。例如，蜂窩結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出非凡的承載能力，可以通過薄壁屈曲吸收大量的沖擊能量。利用相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)的變形和損傷，柚子皮可以有效地吸收沖擊和振動(dòng)能量，從而防止果實(shí)掉落時(shí)受到損壞。此外，這種結(jié)構(gòu)還表現(xiàn)出優(yōu)異的保溫效果。這些仿生機(jī)制為設(shè)計(jì)功能性材料和實(shí)現(xiàn)最佳防御效率與便攜性提供了新的思路。

圖1. ANFP氣凝膠的制備與表征

圖2. ANFP氣凝膠的力學(xué)性能

圖3. ANFP氣凝膠的抗沖擊性能

圖4. ANFP氣凝膠的隔熱和阻燃性能

圖5. ANFP氣凝膠的疏水和防冰特性

圖6. ANFP氣凝膠在防冰、保溫和抗沖擊方面的應(yīng)用

  由于全球氣候變化導(dǎo)致戶外設(shè)備結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)劇烈，而ANFP氣凝膠因其防冰特性成為了防冰領(lǐng)域極具潛力的材料。通過構(gòu)建低溫裝置驗(yàn)證了ANFP在管道防冰中以及電池安全防護(hù)中的應(yīng)用潛力，與PU和EVA泡沫相比，ANFP2表面的結(jié)霜時(shí)間更晚，且在低溫下抗沖擊性能優(yōu)于EVA和PU泡沫。同時(shí)開展了對(duì)鋰電池的保護(hù)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)表明，有ANFP2保護(hù)的鋰電池在低溫環(huán)境中能夠保溫更長(zhǎng)時(shí)間，電壓下降幅度更小。受落錘沖擊后電壓變化小且無明顯損壞，而未保護(hù)的電池電壓變化大且明顯變形。

  原文鏈接：

  Zhihao Hu, Sheng Wang, Jianpeng Wu , Zimu Li, Shuai Liu, Yue Yao, Shilong Duan, Guilin Mei and Xinglong Gong. Robust multi-scale bionic ANF/PMSQ aerogel featuring impact protection, thermal insulation and anti-icing functions. Composites Part B: Engineering. 2025, 112304. DOI: 10.1016/j.compositesb.2025.112304.

  https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112304