最近，布法罗大学（University at Buffalo）的研究团队的新型芳纶陶瓷气凝胶纳米复合材料成果发表在先进工程材料（Advanced Engineering Materials）期刊上，这种材料具备从低温到高温保持高机械耐磨强度的特点，使其成为低成本制造可穿戴纺织品的一个有希望的候选材料，用于恶劣环境中的应用，包括航空航天、电子和个人防护服。https://doi.org/10.1002/adem.202001169

芳纶气凝胶织物的制备工艺方案（图片来源：nanowerk，下同）

芳纶它更广为人知是作为功能和结构材料在Kevlar®商标（凯夫拉）下的防护纤维应用。粉体圈曾报道，俄罗斯计划在2023年，将陶瓷+织物替代钢铁护甲用于重型导弹驱逐舰。原因是芳纶轻便，防护力要不错，但成本高；复合陶瓷可以增强防护，同时降低成本。将芳纶和陶瓷两种人工材料的性能结合起来，可以在提升防护效果的同时减轻重量，从来极大地提升舰船生存能力。

但上述报道应用是把两种材料进行结构设计组装的应用，此次研究则是将两种材料有机复合，这无疑更好发挥了材料优势，拓展了应用空间。材料参数显示其特征为：低密度（0.08 g cm-3）、低导热系数（0.034 W m-1 K-1）和高压缩性的陶瓷气凝胶纳米复合材料机械强度为1.1 MPa。

复合材料的样品放在花蕾上，展示了这种材料的轻量化特性

抗氢气燃烧演示

研究团队介绍制备方法，“工业化生产战略为指导，通过纳米多孔二氧化硅气凝胶与芳纶纤维原位交联进行制备复合纤维，合成的纳米复合纤维形成三维网络与中空介孔二氧化硅气凝胶基质连接，气凝胶纤维结构具有相互连接的多孔网络和较高的静止空气层含量，即使在-196°C到400°C的极端环境下，芳纶纤维气凝胶复合材料也具有非凡的隔热性能。”

这种方法的关键在二氧化硅预陶瓷气凝胶前驱体和芳纶纤维之间发生的原位交联。在常压干燥反应中，前体转化为纳米多孔SiO₂气凝胶并沉积到芳纶纤维上。芳纶纤维构成了渗流网络，而气凝胶则交联并沉积在纤维网络上。凝胶化后芳纶纤维与气凝胶的界面结合进一步防止了纤维网络的崩溃。

研究人员指出，这种材料也适合3D打印。团队正在研究具体应用，包括隔热耐磨系统、抗冲击装甲应用以及热敏应用中的结构部件。

编译YUXI