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背景介绍
现代交通工业化快速发展，交通噪声污染与能耗问题日益突出，严重影响生态环境与人体健康。传统吸声隔热材料普遍存在吸声频带窄、密度大、力学耐久性差等缺陷；常规多孔纤维材料低频吸声能力不足，往往需要增加厚度或多层复合才能达到降噪效果，与轻量化、薄型化应用需求相矛盾，同时难以兼顾优异隔热、高弹性与长期抗疲劳性能，多功能一体化材料设计面临技术瓶颈。
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研究成果
近日，池州学院李明玲教授团队提出原位交联双网络构筑策略，以细菌纤维素（BC）为分散与粘结介质，结合定向冷冻 - 冻干及低温疏水改性工艺，成功制备 SiO₂/ 纳米纤维双网络气凝胶。依靠氢键作用实现 SiO₂纳米纤维有效铰接，构筑一级骨架 + BC 自组装二级网络的稳定层级结构，实现宽频吸声、超低隔热、高弹性抗疲劳、超疏水多功能一体化。 核心性能优势显著：声学性能方面，降噪系数高达 0.511，40 mm 厚度最大降噪量可达 31.7 dB，具备优异全频尤其是低频吸声能力；隔热性能方面，室温导热系数低至28.14 mW/(m·K)，多级曲折孔道大幅抑制固气传热，高温板面可实现显著隔温效果；力学性能方面压缩回复率达 80%，500 次压缩循环仅产生 4% 塑性形变，液氮极端环境下仍保持弹性结构稳定；结构与应用方面，孔隙率高达 99.8%、密度仅 8 mg/cm³，可任意塑形、超疏水耐液体浸润，适配交通建筑、工业设备、极端环境隔热降噪多场景。相关研究成果以“In situ crosslinked SiO2/BC ceramic nanofibrous aerogel with dual network structure for thermal insulation and sound absorption”为题发表于《Composites Part B》。 3 图文速览 图1. SiO₂/BC纳米纤维气凝胶的合成与微观结构表征。(a) 气凝胶复合材料制备流程示意图；(b-e) 不同放大倍数下的SEM图像；(f) 孔径分布。 图2. SiO₂/BC纳米纤维气凝胶的超疏水性能。(a) LT-CVD处理前后气凝胶的FT-IR光谱；(b) 纳米线生长示意图；(c-e) SEM图像；(f-h) 超轻质、形状可变性及拒水性；(i) 对应的元素分布图。 图3. SiO₂/BC纳米纤维气凝胶的形貌表征。(a-b) 不同BC含量气凝胶的SEM图像；(c-g) 相应放大倍数下的SEM图像；(h) BET比表面积。 图4. 纳米纤维气凝胶复合材料的力学性能。(a) 轴向方向上分别在20%、40%、60%和80%设定应变下的压缩应力-应变曲线；(b) 80%应变下的压缩应力-应变曲线；(c) 50%压缩应变下500次循环疲劳曲线及(d) 最大应力值；(e) 60000次循环的DMA曲线；(f) 室温下0.1至10 Hz频率范围内的DMA曲线；(g) 液氮温度下的弹性测试光学图像。 图5. 纳米纤维气凝胶复合材料的压缩变形。(a) 压缩测试过程的光学图像；(b) 压缩过程的示意图；(c-e) 压缩测试后的SEM图像。 图6. 不同BC含量纳米纤维气凝胶复合材料的吸声机制与性能。(a) 吸声系数；(b) 气凝胶的降噪系数（NRC）及气流阻力率；(c-f) 绝对声压分布；(g-j) SEM图像及噪声吸收机制示意图；(k) 纳米线振动吸收示意图；(m) 吸声机制的理想几何模型。 图7. 不同厚度纳米纤维气凝胶复合材料的吸声性能。(a) 吸声装置及 (b) 装置吸声示意图；(c) 降噪效果；(d) 吸声系数；(e) 降噪系数（NRC）。 图8. 纳米纤维气凝胶复合材料的隔热性能。(a) 不同BC含量气凝胶的热导率；(b) 轴向和径向上热传递的示意图；(c-e) 背面温度红外热成像图；(f) 背面温度随加热时间的变化。
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