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  近日，四川大學(xué)空天科學(xué)與工程學(xué)院王浩倫團(tuán)隊(duì)在超輕柔性熱防護(hù)材料上取得重要進(jìn)展，其成果在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Materials在線發(fā)表，題為“Ultralight and elastic polyimide microtube aerogel via airflow-induced spinning”。四川大學(xué)空天學(xué)院碩士生劉艷玲為論文第一作者，王浩倫副研究員為論文通訊作者，四川大學(xué)空天學(xué)院為論文第一完成單位，清華大學(xué)和香港理工大學(xué)等為論文合作單位。

  隨著科技的發(fā)展，對(duì)隔熱材料的要求不再局限于傳統(tǒng)性能，而是朝著更高效、更輕質(zhì)和柔性化的方向發(fā)展。特別是在復(fù)雜的航天環(huán)境下，極端溫度變化、振動(dòng)和沖擊對(duì)隔熱材料提出新的考驗(yàn)。低密度隔熱材料長(zhǎng)期存在“力熱兼容”的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：即材料機(jī)械強(qiáng)度與熱隔絕性能之間的優(yōu)化沖突。以超細(xì)纖維為基本單元的彈性氣凝膠是克服傳統(tǒng)氣凝膠脆性的重要思路，但進(jìn)一步降低材料密度，提升隔熱性能，增強(qiáng)力學(xué)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(fā)來(lái)抵御極寒，竹子等植物進(jìn)化出中空莖干使自身更有韌性。中空纖維結(jié)構(gòu)能夠有效減少熱傳導(dǎo)，同時(shí)降低局部應(yīng)力集中的風(fēng)險(xiǎn)，提供更高的強(qiáng)度重量比，增強(qiáng)力學(xué)性能。因此，中空纖維結(jié)構(gòu)或成為解決以上問(wèn)題的重要突破。

  研究團(tuán)隊(duì)致力于探索柔性熱防護(hù)材料的開發(fā)與應(yīng)用，本項(xiàng)研究是該團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域的最新突破。研究首次開發(fā)了一種基于同軸氣流誘導(dǎo)技術(shù)大規(guī)模生成超細(xì)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(qū)間覆蓋77 K到573 K。論文對(duì)PMAS的成型機(jī)理、調(diào)控方案、力學(xué)性能、熱學(xué)性能和應(yīng)用前景做了充分的研究。該材料的成功開發(fā)為解決極端環(huán)境下低密度隔熱材料“力熱兼容”問(wèn)題提供了新的思路，同軸氣流誘導(dǎo)技術(shù)也為超細(xì)中空纖維的低成本和普適化制備奠定了基礎(chǔ)。該成果在空天柔性熱防護(hù)、新能源汽車熱失控隔離、及特種服裝制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

  該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目（92471102），國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（52103305），四川省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2023NSFSC0438）等資助，并依托了空間先進(jìn)結(jié)構(gòu)與智能飛行器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人衛(wèi)星四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503499