DOI：10.1016/j.compscitech.2020.107992

全球变暖的加剧主要归因于人类活动，例如大量使用化石能源和过度砍伐森林。因此，减少能源浪费变得越来越重要。具有超低导热率的隔热材料在节能方面表现出显著的潜力。在此，通过静电纺丝制备了绝热中空二氧化硅/聚丙烯腈（SiO2-PAN）纤维纳米复合膜。以原硅酸四乙酯为硅源，热液碳球为模板，制备了空心SiO2球。可以通过添加空心SiO2球来增强PAN纤维纳米复合膜的隔热性能。纳米空心SiO2球的加入减少了纤维纳米复合膜的固相传导。该复合纤维纳米复合膜是柔性的，并实现了16 mW/（m•K）的最佳导热率。纤维纳米复合膜用硅油处理后可以保持其绝热性能，并变得疏水。所开发的薄膜为隔热材料的未来发展提供了新思路。

图1.（a）中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜的制备示意图。（b）中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜的不同应用。

图2.（a）空心SiO2球的表面形态。插图2a为空心SiO2球的EDS光谱。（b）空心SiO2球的粒径直方图，其通过使用粒度分析软件测量插入SEM图像的粒径获得。（c）空心SiO2球的TEM图像。（d）HTC球的粒径直方图，其通过使用粒度分析软件测量插入SEM图像的粒径获得。

图3.（a）中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜的SEM图像。插图3a为中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜的EDS光谱。（b）在面板（a）中获得的中空SiO2-PAN复合纳米纤维的碳、（c）氮、（d）硅和（e）氧图。（f、g）在3 kV和10 kV下捕获的中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜的SEM图像。

图4.纤维纳米复合膜的热导率。（a）纯PAN膜和负载不同质量含量的中空SiO2球的膜的热导率。（b）常用隔热材料的热导率与密度的Ashby图，包括本研究中准备的材料以及从先前研究中获得的值。

图5.（a）中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜的红外图像。纤维纳米复合膜的厚度从左到右分别为0.5、1.0、1.5、2.0 mm。当载物台温度从40℃改变为70℃时，基于图像测量纤维状纳米复合膜表面的温度。（b）根据不同厚度的纤维纳米复合膜的阶段温度，绘制了不同中空SiO2-PAN纤维纳米复合膜与级之间的温差图。

图6.酒精灯上方经过疏水处理的纤维纳米复合膜的照片。