近日，江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院劉天西教授團隊在二氧化硅基氣凝膠復(fù)合材料的設(shè)計與光-熱協(xié)同管理方面取得重要突破。團隊研發(fā)的纖維素-二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料兼具力學(xué)彈性和高溫隔熱阻燃性，可有效降低熱傳導(dǎo)和太陽光吸收，為高效建筑熱管理提供了新的解決方案。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》（DOI：10.1002/adfm.202425527）。

核殼納米纖維基元氣凝膠復(fù)合材料的設(shè)計制備及其光-熱協(xié)同管理性能

研究背景與突破

在全球氣候變化和極端高溫環(huán)境下，降低建筑和設(shè)備的降溫能耗對實現(xiàn)“雙碳”目標至關(guān)重要。無機氣凝膠因其輕質(zhì)、隔熱、阻燃等特性成為理想的建筑材料，但其脆性和復(fù)雜的制備工藝限制了應(yīng)用。相比之下，聚合物氣凝膠易加工但易燃，難以在高溫環(huán)境中使用。

針對這一挑戰(zhàn)，劉天西教授團隊提出冷凍聚合策略，成功制備出核殼納米纖維結(jié)構(gòu)的纖維素-二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料。在冷凍聚合過程中，二氧化硅納米團簇在纖維素納米纖維表面形成核-殼結(jié)構(gòu)，賦予材料超彈性與高溫穩(wěn)定性。即使在800℃高溫下長時間煅燒或火焰暴露，仍能保持結(jié)構(gòu)完整。

性能驗證與應(yīng)用前景

在戶外測試中，該氣凝膠復(fù)合材料在陽光直射下展現(xiàn)了11.4℃的亞環(huán)境降溫效果，有效減少了熱傳導(dǎo)和太陽光吸收，為高效建筑熱管理提供了新思路。該研究突破了氣凝膠材料在力學(xué)和熱學(xué)性能上的瓶頸，未來有望廣泛應(yīng)用于節(jié)能建筑、設(shè)備隔熱與極端環(huán)境防護等領(lǐng)域。

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