聚合物气凝胶纤维具有气凝胶材料超高孔隙率、超低密度和低导热系数等特性，同时还具有纤维材料优异的柔韧性和可编织性等优点，是理想的人体热管理材料。然而，目前报道的气凝胶纤维受限于机械性能不理想、制备工艺复杂以及热稳性差等问题，难以满足在生活中，尤其是在极端环境下的使用。因此如何通过简单的方法快速大规模制备气凝胶纤维，并赋予其优异的热温稳定性成为亟待解决的问题。

  针对以上问题，东华大学张清华教授团队以可溶性聚酰亚胺（6FDA-TFMB-DABA）为纺丝原液，采用湿法纺丝工艺结合冷冻干燥技术制备了一种“核-鞘”结构的聚酰亚胺气凝胶纤维(PAFs)，其中，密实的“鞘”为PAFs提供了优异的力学支撑，使其表现出优异的机械性能, 其拉伸断裂强度可达265 MPa，初始模量为7.9 GPa；纺丝过程中通过对凝固浴环境的控制可以实现对PAFs比表面积和孔隙率以及机械性能的调控，比表面积可达464 m²/g。该方法可以连续快速大规模制备聚酰亚胺气凝胶纤维。

图1. (A) PAFs和气凝胶织物的制备过程示意图；(B-E) PAFs表面及截面SEM图像；(F, G) PAF在去离子水中浸泡72 h后SEM图像；(H) PAF-5的氮气吸附/脱吸等温线及孔径分布；(I)不同凝固浴温度下制备的PAFs的密度和孔隙率；(J，K) PAF纤维束的SEM图像及气凝胶纤维织物照片。

  研究中进一步对PAFs织物在不同温度环境下的隔热保温效果进行了表征。得益于PI优异的耐高低温稳定性和PAFs超高孔隙的特点，PAFs织物在不同的温度环境下均表现出优异的隔热保温特性，同时还表现出优异的红外隐身特性，是理想的隔热防护材料。

图2. （A, B）低/高温环境下PAFs织物的隔热性能；(C, D)不同层数 PAFs织物在不同环境温度下红外热成像图片及其温差范围； (E, F)室温条件下PAFs红外隐身；(F)PAFs织物的保温机理示意图。

  此外，通过简单的“银镜反应”在PAFs表面及内部沉积银纳米颗粒（AgNP），赋予PAFs导电的特性。同时，PAFs织物表现出优异的电磁屏蔽特性，三层PAFs-AgNP织物(厚度~1.2 mm）在X波段电磁屏蔽效能达到54 dB，同时还表现出良好的隔热保温效果，使PAFs织物能满足在高电磁辐射环境下实现对人体隔热保温防护的要求。

图3.（A-E）PAFs-AgNP的SEM及EDS元素分布图片。(F-I) PAFs-AgNP的导电性。(J-L) PAFs-AgNP织物的电磁屏蔽效果及机理。

  该研究成果以“Facile Preparation of Continuous and Porous Polyimide Aerogel Fibers for Multifunctional Applications”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，该文第一作者为博士生李猛猛，通讯作者为东华大学材料科学与工程学院董杰副教授和张清华教授。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c21842