Плетеные аэрогелевые волокна с ядро-оболочечной структурой, сочетающие высокую гибкость и отличную теплоизоляцию

Meng-yue Gao ,  

Jun-jie Zheng ,  

Xin-hai Zhang ,  

Wei-wei Zuo ,  

Yan-hua Cheng ,  

Mei-fang Zhu ,  

摘要

Аэрогель из двуокиси кремния благодаря своей чрезвычайно низкой теплопроводности считается одним из самых перспективных сверхизоляционных материалов, однако его применение в текстильной сфере долгое время ограничивалось плохими механическими свойствами и трудностями обработки, вызванными хрупкой "цепочечной" структурой и скелетом с высокой пористостью. В то же время существующие стратегии упрочнения часто достигаются ценой ухудшения теплоизоляционных свойств, из-за чего сложно одновременно улучшить механические и теплоизоляционные характеристики. В этой работе предложена и применена коаксиальная технология влажного прядения, успешно изготовлены аэрогелевые волокна с ядро-оболочечной структурой. Волокна имеют нановспененный полиметилсилсановый аэрогель в ядре, обеспечивающий превосходные теплоизоляционные свойства; плотный эластичный полиуретан в оболочке обеспечивает отличную гибкость и растяжимость. Предел удлинения при разрыве достиг (670±23)%, прочность при разрыве (2.10±0.02) МПа, при этом сохраняются отличные теплоизоляционные свойства, теплопроводность при комнатной температуре составляет всего (31.2±0.1) мВт·м-1·К-1. При одинаковой толщине теплоизоляционные свойства тканей из аэрогелевых волокон превосходят кашемировые ткани, при этом плотность ниже, демонстрируя значительные преимущества по облегчению веса и теплоизоляции. Предложенный дизайн ядро-оболочка открывает новый подход к одновременному улучшению механических и теплоизоляционных характеристик аэрогеля и имеет важное значение для разработки высокопроизводительных изоляционных текстильных материалов.

关键词

Аэрогелевые волокна;Ядро-оболочечная структура;Теплоизоляционные свойства;Механические свойства

阅读全文