【摘 要】
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气凝胶材料具有低密度、高孔隙、高比表面积、孔结构可调控等特点,在众多领域展现出广阔的应用前景,在研究人员的努力下,近年来开发了众多功能不一的有机、无机气凝胶,但是目前气凝胶仍存在力学性能弱、用途较为单一的问题。芳纶纳米纤维兼具芳纶的优异性能和高长径比的尺寸优势,是构建柔弹性、功能化气凝胶的理想基元,为增强芳纶纳米纤维气凝胶力学性能、拓展其功能应用,本论文着力于结构的设计调控展开了三个方面的工作:（
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气凝胶材料具有低密度、高孔隙、高比表面积、孔结构可调控等特点,在众多领域展现出广阔的应用前景,在研究人员的努力下,近年来开发了众多功能不一的有机、无机气凝胶,但是目前气凝胶仍存在力学性能弱、用途较为单一的问题。芳纶纳米纤维兼具芳纶的优异性能和高长径比的尺寸优势,是构建柔弹性、功能化气凝胶的理想基元,为增强芳纶纳米纤维气凝胶力学性能、拓展其功能应用,本论文着力于结构的设计调控展开了三个方面的工作:（1）通过芳纶短纤的去质子化—质子还原过程,控制芳纶纳米纤维在密胺泡沫（MF）孔隙中的生长,设计了均质孔结构及具有梯度孔结构的复合气凝胶。在70%应变下,复合气凝胶的压缩强度可达23.8-105.5 k Pa,且在100次压缩循环中保持良好的结构形态;得益于可调控的梯度纳米纤维网络结构,实现了隔热性能与吸音性能的同步提升,在室温条件下其导热系数为0.02721 W/（m·K）,平均吸音系数达到0.82;MACA复合气凝胶还具有优异的热稳定性和阻燃性能,能在200℃环境下稳定工作,其极限氧指数范围为29.7-31.6%。（2）通过静电纺丝及高压均质法分别获得了聚酰胺酸（PAA）纳米纤维及芳纶纳米纤维,设计不同比例、不同浓度的纤维分散液,经冷冻干燥、热亚胺化后得到静电纺PINF/ANF复合气凝胶,PINF与ANF间丰富的缠结和粘合作用提升了气凝胶的力学性能,当PINF与ANFs的比例为1:1时,其机械性能最好;PINF/ANF复合气凝胶具有良好的隔热性能,室温下的导热系数可低至0.0317W/（m·K）,并且具有良好的热稳定性;该复合气凝胶还具备形状记忆功能,Rf和Rr分别可达到为83.5%和95.4%,多次循环后仍保持较高的形状恢复率。有望应用于高温隔热、智能材料等领域。（3）针对第二部分中复合气凝胶纤维结合强力不足的问题。通过利用水溶性聚酰亚胺前驱体聚酰胺酸盐（PAS）与芳纶纳米纤维复合,特殊结构PI/ANF复合气凝胶。该气凝胶结构稳定,在50%压缩应变是能实现完全回弹,其压缩强度可达到115 k Pa,并且在400次压缩循环中结构无塌陷且压缩应力没有显著降低。PI/ANF复合气凝胶的隔热性能、热稳定性及阻燃性能优异,其导热系数范围在0.0305-0.03842 W/（m·K）;可在200℃高温环境下工作。PI/ANF复合气凝胶具有优异的形状记忆特性,形状固定率和形状恢复率分别可达到91.8%和99.1%,且在5次形状记忆循环后仍保持较高的水平。
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