柔性气凝胶在服装中应用，薄薄一层却比羽绒还保暖？

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气凝胶是一种纳米多孔网状结构的固体材料，也是世界上最轻的固体材料，与石墨烯、富勒烯等被共誉为改变世界的十大新材料之一。其在热学、光学、电学、力学、声学等领域具备突出性能，是具有巨大应用价值的军民两用技术。   



气凝胶的历史可追溯到1931年，美国加州太平洋大学首次通过乙醇超临界干燥制备出二氧化硅气凝胶。尽管这种二氧化硅气凝胶的绝热性非常好，但突出的脆性特征却限制了其广泛应用，直到20世纪90年代，NASA为了解决航天飞机储存和转移液体燃料箱的绝热材料问题，提出了开发柔性气凝胶复合材料的设想，并在1992年与美国Aspen Systems公司签订小企业创新研究（SBIR）项目合同，致力于开发灵活、耐用、易于使用的气凝胶。   




硅气凝胶   



1999年，Aspen Systems公司开发出纤维复合的气凝胶超级绝热材料，并于2001年成立了Aspen Aerogel公司进行气凝胶材料的商业化运营，开启了气凝胶作为超级绝热材料产业化热潮。这种纤维气凝胶复合材料迅速在航空航天领域低温燃料箱和管道等上应用，并推广至建筑、电器、制冷设备等民用领域。   




静电纺丝复合气凝胶薄膜   



得益于良好的保暖性能，OROS公司与Aspen Aerogels公司合作，用这种纤维气凝胶复合材料作为隔热材料，推出了其第一款Lukla冲锋衣。但由于忽略了气凝胶隔热材料在运动时可能会剥落的问题，使得服装可能随着使用而损失隔热性能;硅气凝胶因吸湿性较强必须采用封装材料，导致服装几乎不透气。   



此后，该公司又在第一款服装基础上进行了一系列透气性和耐用性改进，开发了一种名为SolarCore的新型聚合物复合气凝胶，使得冲锋衣重量减轻了40%，且透气性更好，可广泛应用于手套、雪裤、帽子、衬衫等产品领域。   



美国Aerogel Technologies公司也基于Aspen Aerogels公司的气凝胶开发了可用于服装鞋帽领域的Aerotherm气凝胶保暖系列品。Aerotherm气凝胶材料是一种通过将硅气凝胶浸渍到非织造柔性衬底中制成的多孔材料，其保暖性能是传统保暖材料的2～8倍，具有非常出色的承压能力，且保暖性能几乎不受压力影响 —— 即使在15磅/平方英寸的压力下也能保持其95%以上的原始厚度以及97%以上的保暖性能。   



因此，只需要2mm的Aerotherm气凝胶材料就可以将服装的保暖性能提高2～3倍，特别是在经常受压的区域，如膝盖、肘部、臀部、鞋底等部位。采用该材料制成的服装，可不使用保暖夹层材料而达到更好的保暖性能，而夹层保暖结构则通常会因为压缩而丧失保暖效果。   



此外，NASA开发的基于聚合物的聚酰亚胺柔性气凝胶也已经开始寻求民用领域的产业化。2015年，FLEXcon公司从NASA GRC获得了该技术的许可，并与同样正在开展聚酰亚胺气凝胶研发的Blueshift公司合作，以更大规模地生产这种符合NASA高规格的气凝胶材料。除了在极端环境下使用的管道隔热产品等，FLEXcon公司还正在开发聚酰亚胺气凝胶高端户外用品，如户外服装、手套、鞋靴、帐篷等。   



来源：中国绸都网