不同形状的纳米纤维气凝胶及其超轻特性展示

纤维气凝胶制备原理图

近日，东华大学俞建勇院士、丁彬教授带领的纳米纤维研究团队在超轻纤维材料研究上获新成果，成果论文以“Ultralight nanofiber-assembled cellular aerogels with superelasticity and multifunctionality”为题发表在国际权威杂志《自然—通讯》（Nature Communications）杂志上，东华大学为唯一署名单位。他们利用普通纤维膜材料开发出了一种超轻、超弹的纤维气凝胶，经中国计量认证结果显示，这种纤维气凝胶的固态材料密度仅为0.12毫克每立方厘米，一块体积为20立方厘米的“纤维气凝胶”可以轻松的“踩”在羽绒的几根绒毛上。

气凝胶是一种超轻质的固体材料，其内部98%以上是空气。1999年，美国航空航天局研制出了密度为3毫克每立方厘米的二氧化硅气凝胶，成为当时世界上最轻固体材料。2012年，德国科学家制造了一种更轻的 “石墨气凝胶”，其密度为0.18毫克每立方厘米。2013年，浙江大学研制的“全碳气凝胶”密度为0.16毫克每立方厘米，创造了一个新的记录。而此次东华大学研发的0.12毫克每立方厘米“纤维气凝胶”，成功刷新了“世界最轻材料”的记录。

“纤维气凝胶”不仅超轻，其压缩回弹性能也十分优异，相比于传统的碳气凝胶，其压缩回弹性提升了110%。它的导热系数低至0.026W/ m?k，几乎接近于空气的导热系数。一块5毫米的“纤维气凝胶”可以轻松实现在100-6300Hz宽频段内的高效吸音；此外，纤维气凝胶还是一种高性能的吸附材料，可快速吸附自身重量200倍以上的液体污染物，有望为近年来频发的海上石油污染灾害提供新的解决途径。除了上述应用，这种超轻的“纤维气凝胶”材料还可应用于组织工程、电子器件等领域。