张锦院士领衔！北京大学邵元龙/江南大学马丕波/苏州大学程涛Nature子刊 | 把“空气”穿在身上？可编织，隔热，可持续气凝胶纤维！
传统的服装材料在个人热管理方面发挥着重要作用，但面对极端温度变化时，其隔热性能往往有限。气凝胶纤维（AFs）因其高孔隙率和超低热导率，被视为一种极具吸引力的替代材料。然而，该类材料的广泛应用长期受困于一个核心难题：力学强度与隔热性能之间固有的权衡关系。增加孔隙率虽然能提升隔热效果，但会导致纤维力学强度急剧下降，使其难以承受工业纺织工艺（如针织或机织）中的复杂应力。尽管已有大量研究致力于提升气凝胶纤维的强度，但结果仍不足以满足复杂纺织工程的需求。为了实现高性能与可持续性的双赢，一个变革性的策略是将废弃的芳纶纤维解构为纳米尺度的构建单元——芳纶纳米纤维（ANFs），再将其重新组装成多孔的气凝胶结构。这种方法不仅能通过材料升级回收实现闭环生命周期，还为前所未有的结构调控提供了平台。因此，如何精确调控这些纳米构建单元的组装过程，以协同优化纤维的力学和热学性能，并实现可规模化生产，是该领域亟待解决的关键科学问题。图1 可调控制备分级结构HANF-AF及其纺织工程应用北京大学张锦院士、邵元龙特聘研究员团队携手江南大学马丕波教授、苏州大学程涛教授团队提出并验证了一种通过离子介导的衰减库仑组装策略，利用可回收的杂环芳纶纳米纤维（HANFs）来构建具有分级结构的气凝胶纤维（命名为HANF-AF），从而实现对孔径和孔隙率的程序化调控。HANF-AF具有独特的双尺度多孔结构，包含纳米多孔的内核和宏观多孔的蜂窝状外壳，其中相互连通的纳米纤维间隙形成了尺寸小于50纳米的孔隙。这种分级多孔结构结合强效的交联作用，使HANF-AF兼具高达83.1兆帕的拉伸强度和低至22.0毫瓦·米⁻¹·K⁻¹的热导率。其优异的力学性能使其能够通过工业针织工艺编织成高性能隔热纺织品，其隔热性能远超传统隔热纤维。这项工作通过利用回收的纳米构建单元的离子介导分级组装，为设计多功能纳米纤维结构建立了一条可扩展且可持续的路径，为创造用于先进热管理的下一代柔性、耐用且超级隔热的材料提供了蓝图。该项研究开发了一种动力学控制的、酸触发的组装策略，用于制备具有分级结构的芳纶纳米纤维气凝胶纤维，成功克服了隔热性能与力学强度之间的经典权衡问题。多尺度的纤维结构表征和模拟结果证实，这种分级结构是实现低热导率和良好纺织加工性的根源。通过将回收来源的纤维成功制备成功能性服装并经历工业化加工流程，突显了一条通往可持续、高性能纺织品的可行路径。这项工作提供了一种可扩展且可持续的方法，将气凝胶的卓越性能转化为可用于穿戴式热管理的纤维材料。Xiao, G., Ma, X., Ma, B. et al. Knittable, thermally insulating, and sustainable aerogel fibers enabled by ion-mediated hierarchical assembly. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69790-6
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