DOI: 10.1021/acsapm.2c01566

目前，迫切需要优良的隔热材料来隔离或减少热传递。然而，构建这种具有超低导热性、高温耐受性和机械坚固性的材料仍然面临着巨大挑战。在此，本研究通过从聚对苯二甲酰对苯二胺纤维中物理分离出芳族聚酰胺纳米纤维（ANFs），将ANFs定向冷冻至微孔结构，并建立ANFs的化学键合，制备了一种具有分层微孔骨架的轻质且坚固的ANF气凝胶。鉴于协同效应，所得气凝胶表现出23.7mW/m/K的低热导率、1.42mg/cm3的低密度、90%的高孔隙率和高达90%的高压缩应变，其整体性能优异。ANF气凝胶的成功合成有望为开发轻质、柔性且结构适应性强的隔热材料提供新的见解。

图1.iANFs的制备、结构和表征。（a）高压均化示意图。（b）原始PPTA纤维、（c）预PPTA以及（d）高压均化15次和（e）30次循环后iANFs的SEM图像。（f）保存8个月的iANF分散体。（g）PPTA、预PPTA和iANFs的FTIR光谱。（h）PPTA和iANFs的X射线光电子能谱（XPS）。（i）PPTA、预PPTA和iANFs的X射线衍射（XRD）光谱。（j）PPTA和iANFs的热重（TG）分析和导数热重（DTG）分析。

图2.iANFAs的结构设计和分层微孔结构。（a）iANFAs制备示意图。（b）立在蒲公英上的iANFA样品（ρ=2.5mg/cm3，30mm×30mm×26mm）。iANFA（c）低放大倍率和（d）高放大倍率的侧视SEM图像。iANFA（e）低放大倍率和（f）高放大倍率的俯视SEM图像。（g）样品的XPS分析。（g1）PPTA、iANFs和iANFAs的XPS光谱。（g2）iANFs和iANFAs的N1s峰。（g3）iANFs的C1s峰和（g4）iANFAs的C1s峰。

图3.iANFAs的压缩机械性能。（a）iANFAs在不同压缩速率下的ε-σ曲线。（b）1000次循环疲劳试验，压缩ε为50%。（c）压缩回弹过程和压缩1000次的iANFAs。（d）杨氏模量、最大应力和能量损失系数与压缩循环的函数关系。（e）选定的低密度气凝胶的相对杨氏模量。

图4.iANFAs的隔热性能。（a）iANFAs的密度和导热图之间的关系。（b）iANFAs与其他气凝胶在室温下的热导率比较。（c）气凝胶导热原理图。（d）N2吸附/解吸等温曲线。（e）iANFAs的孔径分布图。（f）iANFAs在不同温度下的热导率。（g）iANFs和iANFAs的TG和DTG曲线。（h）不同加热期样品的红外热图。（i）iANFAs在加热板上的加热-冷却曲线。