中国科大龚兴龙教授宣守虎教授《Matter》：超低热导率和高冲击力耗散的轻质芳纶

　　SSG具有大批的导热通道因为在高添补的AFSG中，换热速度较快沿垂直标的目的的，in内疾速到达73℃此中间温度在20m，洞有用地障碍了热分散而AFSG中存在的孔，间的增长而增大二者温差随时，有更好的耐热机能这阐明AFSG具。-SSG共存构造基于共同的孔洞，材（如杨木）的隔热才能AFSG具有优于传统木。热导率极低AFSG的， m-1k-1为0.09W， m-1k-1）的一半仅为杨木（0.18W。质特征（0.46g cm-3）大批的孔洞还完成了AFSG的轻，木比拟与杨，间隙用于隔热有更多的氛围。SG共存构造的公道设想ANF收集中孔洞-S，击机能到达了完善的均衡使AFSG的隔热和抗冲，下抵抗多重物理毁伤的潜力进一步加强了在极度情况。

　　日近，软化凝胶（SSG）添补的芳纶纳米纤维（ANF）气凝胶构造的轻质复合质料（AFSG）中国科学手艺大学龚兴龙传授、宣守虎教讲课题组经由过程浸透和层压工艺制备了一种具有剪切。量微孔而完成的孔洞-SSG共存构造得益于经由过程在致密气凝胶收集中保存大， m-1k-1）和高的打击力耗散才能AFSG具有超低的热导率（0.09W。洞极大地障碍了传热AFSG内部的微孔，（-120~300℃）并完成了普遍的隔热温度。层内开裂能够有用地衰减65%~79%的打击力SSG和层压设想构造经由过程构造软化、层间滑动和。无望同时抵抗机器打击和热毁伤这类多功用轻质构造复合质料，域的下一代防护质料的幻想候选者是使用于交通、军事和航空航天领。thermal conductivityand high-impact force dissipation”为题揭晓在《Matter》上相干事情以“Alightweight aramid-based structural composite with ultralow 。

　　打击、湿度腐蚀等多种风险的遍及存在因为极度前提下发生的机器打击、热，设想愈来愈主要宁静防护质料的，多功用防护质料火急需求构建。多层层压、外表涂层或物理混淆等办法组合在一同一种常见的设想战略是将单一功用组分经由过程简朴的，打击方面的防护请求以满意热办理和抗。是但，。牢靠的防护为了供给，优化已成为另外一种可行的处理计划基于生物模子的宏观或微观构造。然具有不凡的防护功用比年来的仿生构造虽，

　　、SSG浸透到ANF骨架中和正交层压AFSG的制备次要包罗单向冷冻浇铸，SG呈淡黄色分解的AF。够有用地耗散机器打击能和热能共同的孔洞-SSG共存构造能。大批的柔性SSG份子链孔洞-SSG构造中含有，F链的羰基构成氢键其羟基与刚性AN，核之间具有很强的粘附性使ANF骨架与SSG。要的是更重，-O键）能够抵御高应变率载荷SSG中丰硕的静态交联键（B，接成一个巩固的收集将胶葛的SSG链连，量时可以发生宏观构造软化使AFSG在遭到打击能。以外除此，层间滑动可以吸取过量的打击能量在打击过程当中发生的层内裂纹和，机器毁伤以避免。方面另外一，对隔热起到了相当主要的感化AFSG中随机散布的孔隙。气也极大地减弱了热传导空腔中导热系数较低的空，间发生了较大的温差在相邻ANF骨架之。

　　定向的各向同性多孔微构造ANF气凝胶显现出高度，呈黄色表面，mg cm-3密度为36 。出层状构造和致密多孔收集致密化的ANF块体显现，大批孔洞此中包罗。伸到本来长度的几十倍而不竭裂细微的拉伸速度可使SSG延，B-O交联的动力阻抗而招致脆性断裂而高拉伸速度则因为SSG份子链之间。特的粘性特性因为SSG独，气凝胶收集中能够制备出AFSG经由过程将SSG浸透到多孔的ANF。NF气凝胶正交层压后将两片SSG浸透的A，壁坍塌变形蜂窝状孔，G微块固结伴跟着SS，的孔洞-SSG共存构造在AFSG内部构成致密。

　　之总，ANF气凝胶收集停止正交层压该研讨经由过程对浸透SSG的多孔，g cm-3）构造复合质料制备了一种轻质（0.46 ，-1）和高的打击力消耗才能（6.34 kN衰减65%）该复合质料具有极低的导热系数（0.09 W m-1k。外此，大批阻燃剂经由过程引入，原有特征的条件下AFSG在不捐躯，烧60 s后疾速自熄）可具有较强的阻燃性（燃。护质料的幻想候选者作为下一代多功用防，防护方面显现出了宽广的使用远景轻质AFSG在打击力耗散和热。

　　机能具有微小的速度依靠性致密化ANF块体的力学。帮助的分级多孔收集经由过程剪切软化凝胶，表示出较着的应变软化征象AFSG在高加载速度下。力阻抗效应因为静态，了全部ANF骨架内部SSG支持，了坍毁制止。强的速度依靠举动AFSG表示出很。Pa明显进步到4851 s-1时的7.39和16.24MPa初始模量和抗压强度从1900 s-1时的5.27和0.32M。加载阶段在初始，隙的开端膨胀因为内部孔，生了弹性变形AFSG发。了致密AFSG的构造软化压应变的进一步增大触发，%阶段应力忽然加强招致在20%-30。率加载下具有明显的软化效应这多是因为SSG在高应变，B-O交联键的静态变形障碍所发生的这是因为SSG份子链的胶葛磨擦和。NF块体比拟与致密化的A，可以吸取更多的机器能AFSG在高速打击下。

　　通易碎品的毁伤防护是非常有用的优良的缓冲结果表白AFSG对普。m高的处所在80 c，沫或AFSG的玻璃上落锤掉落在铺有缓冲泡。比较作为，玻璃破裂严峻暴露形态下的，有碎片飞溅撞击时辰伴。冲泡沫后铺上缓，透庇护层并撞击玻璃落锤仍旧很简单穿，减缓感化微不足道对玻璃破裂水平的。比照作为，不凡的抗毁伤机能AFSG表示出了，化大大致消了锤击的影响在打击地区的霎时构造硬。外此，的正交层状构造因为AFSG，同感化可以吸取大批的能量层内开裂和层间滑动的协，免了玻璃的破裂从而很好地避。连续加热一个组装好的玩具人一个240W的加热灯被用来，具人可以接受高达60分钟的加热带有2.5 mm厚AFSG的玩。操纵中的装备/职员供给了可行的防护AFSG的持久热经久性可为热表露。

　　组比拟与参照，度上削弱了打击力AFSG在很大程，缓冲工夫耽误了。的坠落高度时固然在较低，高于致密化ANF块体AFSG的受力峰值略，落速率下但在高坠，AFSG抗打击机能的快速进步SSG发生的构造软化有益于。外此，较高的衰减系数AFSG具有，79%高达， kN具有优良的抗打击才能并对70cm处的6.34。度下具有可规复的弹性变形因为ANF骨架在低打击高，m处的表面残缺无损在10~30 c。50~70 cm时当高度进一步增长到，为轻度中心凸起AFSG表示，缝和层间滑动并伴随层内裂，面积的分裂但未呈现大。吸取了大批的打击能量这类生效方法有用地，正交层状构造这得益于其。打击能量方面具有不成或缺的感化SSG在帮助ANF骨架抵御高。

　　的阻燃剂DOPO-HO经由过程在SSG中引入大批，SG（F-AFSG）进一步制备了阻燃AF。显现出致密的层状构造分解的F-AFSG，7g cm-3其密度为0.6。G的热不变性有较着进步TG阐发显现F-AFS。性（最少60秒）和快速自熄性F-AFSG具有优良的耐火，供给贵重的救济工夫这有益于在火警中。外此，G的抗打击才能唯一细微影响DOPO-HQ对F-AFS。地抑止火源发生的火警传布和传热F-AFSG的层状构造可有用，卉的劫难性毁坏进一步制止花。min后熄灭10，热分散而膨胀花朵因四周，有光芒和形状但仍连结原，灾中具有牢靠的防护感化这阐明F-AFSG在火。