气凝胶在纺织服装领域的应用技术现状

赵国樑 李光武 薛蓉 杨中开 刘伟昆 梁日辉

随着我国现代化进程的推进，人们工作和日常生活的活动领域逐渐拓宽。为了适应各类环境，特别是极端环境，人们对在相应环境条件下所穿着的服装性能和功能提出了更高的要求。近年来，各国航空航天、国防、冶炼、体育等领域对在高温和极寒条件下具有高效隔热保温性能纺织品和服装的需求不断提高。由于2022年冬奥会的申办成功，我国有近3亿人参加冬季冰雪运动，因此，使得民用市场对高效保暖轻便冬季服装的需求量激增。气凝胶（Aerogel）是材料界公认的质量最轻、导热系数最低的固体材料。因此，在进行高效防寒保暖和高温防护服装开发时，人们自然将其作为重要选材。

1 气凝胶简介

气凝胶是一种三维网状纳米多孔材料，其孔隙率可达90%以上，比表面积可达900m2/g，密度可低至 0.002g/cm3，是迄今为止密度最低的固体。气凝胶一般采用溶胶-凝胶工艺制备，采用超临界萃取等干燥技术，在最大限度保持凝胶三维框架结构条件下将溶剂提出，完成空气与溶剂的置换。世界上第一块气凝胶是1931年由美国斯坦福大学的Kistler教授以水玻璃为原料制備的二氧化硅（SiO2）气凝胶。气凝胶也可由氧化钛、氧化铝、碳以及聚酰亚胺等多种无机、有机和高分子物质制备。由于制备技术成熟，成本相对较低，目前应用最广的是SiO2气凝胶。

气凝胶的导热系数可达0.013～0.018W/（m·K），低于聚氨酯硬泡体〔约0.025W/（m·K）〕[1]，这主要因为气凝胶的低密度和多纳米微孔结构极大降低了热的传导和对流，且通过添加红外抑制剂也可有效降低热辐射，因此气凝胶是一种优良的隔热保温材料。……