传统颗粒状填充材料(如膨胀珍珠岩、普通气凝胶粉末)在长期使用中易受重力影响发生沉降堆积,导致隔热层上部出现空洞,整体热防护性能大幅衰减。受自然界羽绒纤维独特的分叉结构与蓬松形态启发,本研究创新性地设计了一种 “羽绒状”气凝胶花(Down‐like Aerogel Flowers)实现了类似羽绒的高蓬松度与低堆积密度。将其作为填充介质时,独特的“花瓣”状层间互锁结构提供了极强的空间位阻,有效抑制了颗粒迁移与沉降,在经历数千次振动/压缩循环后仍能维持稳定的填充体积。。
本研究中,对细菌纤维素(BC)进行了激光切割处理,以获取分叉结构,随后利用超临界二氧化碳对其进行干燥,从而制得隔热气凝胶(TIAFs)。气凝胶的多孔结构为捕捉静态空气提供了绝佳条件。类似下垂的结构不仅增加了其单位体积,进而进一步增大了静态空气的容量,还提供了水蒸气传输的通道。此外,化学气相沉积(CVD)赋予了其弹性特性,使其能够在受力压缩后及时恢复原状,从而保持内部静态空气的稳定,确保了优异的隔热性能。TIAFs还展现出在重量较轻的情况下具有更大的体积,其良好的疏水特性亦能在潮湿环境中提供优异的隔热性能。这种简便方法便于大规模生产,而采用这些TIAFs制成的背心即使在厚度较小的情况下,其隔热性能也优于传统羽绒背心。凭借TIAFs的简易性以及环保材料的使用,所提出的方法为制造具有卓越隔热性能的极轻量级隔热服装提。
