DOI:10.1007/s40843-020-1518-4

包括建筑、航空航天和运动器材在内的多种应用对于隔热材料的要求都非常苛刻。然而，在实际应用中，隔热材料在不同的温度和湿度条件下，其性能往往会降低。因此，构建一种在极端潮热环境下具有优异绝热性能的基体材料是十分必要的。在这项工作中，研究者构思了一种绿色有效的策略，通过静电纺丝和冷冻干燥技术来制备超疏水且可压缩的聚偏氟乙烯/聚酰亚胺（PVDF/PI）纳米纤维复合气凝胶。有趣的是，PVDF纳米纤维和PI纳米纤维分别充当疏水性纤维骨架和机械支撑骨架，形成具有良好机械柔性的坚固三维骨架。PVDF/PI气凝胶在室温下具有出色的超疏水特性（水接触角为152°）和低热导率（31.0 mW m-1 K-1）。值得注意的是，即使在100％相对湿度（80℃）下，PVDF/PI气凝胶仍显示出仅48.6 mW m-1 K-1的低热导率，其性能优于大多数商用绝热材料。因此，该新型PVDF/PI气凝胶作为一种优良的绝热材料，在高温潮湿环境中具有广阔的应用前景。

图1.PVDF/PI气凝胶的制备和结构表征。（a）合成步骤的示意图。（b，c）PVDF/PI气凝胶的SEM图像。（d）位于雄蕊顶部的PVDF/PI气凝胶的数字图像。（e）不同形状PVDF/PI气凝胶的照片，以及（f）PVDF/PI气凝胶表面上的水滴。（g）高温高湿环境中PVDF/PI气凝胶的数字和热红外图像。左边是数字图像，右边是相应的热红外图像。

图2.PVDF/PI气凝胶的疏水和压缩性能。（a）PVDF/PI气凝胶在10秒和10分钟时的水接触角。（b）在外力作用下浸入水中的PVDF/PI气凝胶的数字图像，由于周围的气泡而呈现出银镜般的表面。（c）PVDF/PI气凝胶漂浮在水面上的数字图像，由于其超疏水性和轻质性。（d）动态测定PVDF/PI气凝胶表面水附着力的照片。（e）PVDF/PI气凝胶和PI气凝胶之间的疏水性比较。（f）在50％应变下，PVDF气凝胶、PVDF/PI气凝胶和PI气凝胶的压缩应力-应变曲线。（g）PVDF/PI气凝胶和PVDF气凝胶在压缩和释放循环（ε=50％）下的照片。（h）在50％应变下对PVDF/PI气凝胶进行1000次循环疲劳试验。

图3.PVDF/PI气凝胶的隔热性能。（a）PVDF/PI气凝胶，PS泡沫，矿棉，矿渣棉，岩棉和玻璃棉的导热系数。（b）不同温度下PVDF/PI气凝胶的热导率。（c）置于热台上的PVDF/PI气凝胶的示意图。（d）不同时间PVDF/PI气凝胶在热台或冷冻铜坯上的热红外图像。（e）在PVDF/PI气凝胶上表面检测到的温度随加热时间而变化。（f）PVDF/PI气凝胶在不同压缩应变下的热导率。（g）在热台上，PVDF/PI气凝胶在不同压缩应变下的热红外图像。（h）在200℃的热台上具有不同压缩应变的PVDF/PI气凝胶的表面温度。误差线表示每种情况下五个不同样品的标准偏差。

图4.在极端潮湿条件下，PVDF/PI气凝胶的隔热性能。（a）在不同温度和相对湿度下，PVDF/PI气凝胶的热导率。（b）PVDF/PI气凝胶、商用PU泡沫、商用SiO2气凝胶和纤维素气凝胶在不同温度和相对湿度下的热导率。（c）热水中的PVDF/PI气凝胶或PI气凝胶。（d）热水中PVDF/PI气凝胶和PI气凝胶的热红外图像。（e）在60和180s时PVDF/PI气凝胶和PI气凝胶的温度变化。