在现代科技的飞速发展下，极端环境下的材料需求日益增长，尤其是在空天领域，对隔热材料的要求已经从传统的性能提升，转向更高效、更轻质和柔性化的方向发展。近日，四川大学空天科学与工程学院王浩伦团队在超轻柔性热防护材料领域取得了重大突破，成功开发出一种基于同轴气流诱导技术的超细中空纤维管气凝胶（PMAS），为解决极端环境下低密度隔热材料的“力热兼容”问题提供了新的思路。
自然灵感与技术创新
王浩伦团队从北极熊依靠中空毛发抵御极寒、竹子进化出中空茎干增强韧性等自然现象中获得灵感，首次开发出基于同轴气流诱导技术大规模生成超细中空纤维管的方法，并成功原位搭建出超轻、超柔和超隔热的聚酰亚胺纤维管气凝胶（PMAS）。这种材料不仅具有超轻密度（约50 mg/cm³）和超低导热系数（25°C时为37 mW/m·K），还展现出出色的弹性和抗疲劳性。
性能卓越，应用广泛
PMAS的性能在多个方面表现出色。其工作温度区间覆盖77K到573K，能够在极端温度变化下保持稳定的机械性能。
在高温环境下，PMAS的导热系数仅为65 mW/m·K，远低于传统商用材料，显示出巨大的应用潜力。此外，PMAS在新能源汽车的电池热失控隔离、特种服装制造等领域也展现出广阔的应用前景。
低成本与普适化制备
同轴气流诱导技术不仅提高了超细中空纤维管的制备效率，还实现了低成本和普适化生产。通过单针纺丝，30分钟内即可制备出近0.3 g的中空纤维管，且该方法几乎对所有材料兼容，填补了传统技术在大规模生产超细纤维管的空白。
王浩伦团队的这项研究不仅在材料科学领域取得了重要进展，更为空天柔性热防护、新能源汽车热失控隔离及特种服装制造等领域提供了新的解决方案。随着技术的不断成熟和应用的拓展，超轻柔性热防护材料有望在更多极端环境下发挥重要作用，推动相关领域的技术进步。
据悉，该研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划培育项目（92471102），国家自然科学基金青年项目（52103305），四川省自然科学基金面上项目（2023NSFSC0438）等资助，并依托了空间先进结构与智能飞行器教育部重点实验室与机器人卫星四川省重点实验室。
来源：四川大学
空天科学与工程学院王浩伦团队在超轻柔性热防护材料领域取得重要进展-四川大学 Sichuan University
