通过添加经过化学改性的热塑性聚氨酯纳米纤维和预聚合的二氧化硅前驱体，制备出了热绝缘性能优异的亚100微米气凝胶纤维

《ACS Applied Nano Materials》：Thermally Insulated Sub-100 μm Aerogel Fibers Obtained by Including Chemically Modified and Aligned Thermoplastic Polyurethane Nanofibrils and a Prepolymerized Silica Precursor

气凝胶纤维通过连续纺丝-凝胶纺丝工艺制备，结合TPU和CNFs增强，实现低热导率（27.7 mW/m·K）和高延展性（188%），结构建模显示纳米纤丝-气凝胶复合结构有效抑制热损失并增强力学性能。

　　

气凝胶纤维因其超轻重量、低导热性和柔韧性而在先进的热管理领域具有巨大潜力，但其机械脆弱性和有限的可扩展性阻碍了其实际应用。在这里，我们展示了一种连续且可扩展的纺粘-凝胶纺丝工艺，用于制备直径小于100微米的二氧化硅气凝胶纤维，并通过原位纤维化的热塑性聚氨酯（TPU）和纤维素纳米纤维（CNFs）进行增强。该工艺结合了双螺杆挤出、剪切诱导纺丝和热拉伸技术，从而生成原位纳米纤维化的TPU的拉伸流和单轴排列，这一过程通过扫描电子显微镜（SEM）得到了验证。TPU和CNF的表面改性增强了界面粘附力，实现了分段堆积，进而产生了机械各向异性，提高了结构完整性，并在气凝胶基体中形成了单轴排列的纳米纤维。通过调节二氧化硅气凝胶相的结构，形成了具有30纳米孔隙的交联网络，从而显著降低了横向导热性。所制备的气凝胶纤维的导热率为27.7 mW/m·K，热扩散率为38.2 W·s^0.5/m²·K，断裂伸长率为188%。使用Halpin–Kardos方法评估其模量时，发现了一种前所未有的刚度-密度缩放指数（n = 0.78），表明其在低密度下仍具有优异的机械性能。结构和热学建模表明，这种层状纳米纤维-气凝胶结构能够抑制传导和辐射损失，同时增强载荷传递和几何稳定性。这种可扩展的工艺克服了传统气凝胶纤维的关键局限性，为可穿戴防护、航空航天、建筑和节能系统等领域提供了高性能绝缘材料的解决方案。