四川大学王浩伦AM:气流诱导技术直接生成纤维管柔性气凝胶

主要观点总结

本文介绍了四川大学王浩伦团队开发的一种超轻、超柔和超隔热的聚酰亚胺纤维管气凝胶（PMAS），采用同轴气流诱导技术大规模生成超细中空纤维管，具有广泛的应用前景。该材料具有低密度、低导热系数、出色的弹性和抗疲劳性，工作温度范围为77K至573K。研究内容包括PMAS的成型机理、调控方案、力学性能、热学性能和应用前景等，其中应用前景在航空航天、新能源汽车和特种服装制造领域具有广阔的应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着科技的发展，特别是在航空航天、新能源、电子封装等领域的突飞猛进，对隔热材料的要求更高效、更轻质和柔性化。

关键观点2: 研究重点

四川大学王浩伦团队采用同轴气流诱导技术大规模生成超细聚酰亚胺中空纤维管，成功搭建出超轻、超柔和超隔热的聚酰亚胺纤维管气凝胶（PMAS）。

关键观点3: PMAS的特性

PMAS具有超轻密度、超低导热系数、出色的弹性和抗疲劳性，以及在不同温度下稳定的机械性能。其导热系数在高温环境下表现优异，例如300°C时导热系数仅为65mW/m·K。

关键观点4: PMAS的应用前景

PMAS在航空航天、新能源汽车热失控隔离、特种服装制造等领域具有广阔的应用前景。此外，还在油污分离、气体存储等领域具有潜在应用。

正文

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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 ，为 中空纤维管 的未来发展奠定了基础 。

图 1. 气流诱导纺丝的制备与工艺流程。 a) 北极熊毛的空心状结构。 b) 同轴针头结构。 c) 气流诱导纺丝制备 PMAS 的工艺示意图。 d) 不同维度的 PMAS 样品。 e) 染色后的 PMAS 。

PMAS 成丝机理和 宏观、微 观 结构表征

为探究同轴射流的形成机理， 作者 利用高速相机和多物理场仿真等技术手段对同轴射流的形成及其关键参数影响进行研究 ， 发现同轴射流成丝连续且稳定，壳核分界线清晰可见， 高速气流流速和壳核注液速率是 成丝 关键。 在宏观上，超轻的 PMAS 可以轻松放在狗尾草上；在微观上， SEM 结果显示 PMAS 的三维纤维网络结构均匀且完整，纤维具有较大的长径比， 中空纤维 管 结构 广泛存在且壁厚均匀 ，平均外径为 13 μm ，平均壁厚为 1 μm 。

图 2. 形成机制与形态特征。 a) 高速像机下的成丝过程。 b) 清晰的壳核边界。 c) 同轴射流模拟的速度矢量和多相图。 d) 超轻特性。 e)PAA 与 PI 的 FTIR 值对比。 f) 纤维直径分布。 g- i

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