DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02657

在此，研究者提出了一种增强柔性陶瓷膜的简便方法，首先采用静电纺丝和随后的煅烧工艺制备出氧化锆-二氧化硅（ZrO2-SiO2）纳米纤维和蒙脱石（MMT）纳米片，接着通过交联组装可以大规模制备出兼具高柔性、机械稳定性和耐高温性的轻质陶瓷膜。由此产生的MMT@ZrO2-SiO2膜表现出高柔性，其弯曲刚度为0.2cN/mm，强大的机械性能，其抗拉强度高达1.83MPa，良好的耐火性，以及在-196-1000℃范围内不随温度变化的机械稳定性。超绝热材料低至0.026 W m-1 K-1的热导率以及增强的机械强度可归因于ZrO2-SiO2纳米纤维与MMT纳米片之间的交联界面相互作用。此外，内部带有MMT@ZrO2-SiO2膜的消防员制服具有高达A2级（暴露于火焰和辐射）的卓越热防护性能和高达1000℃的出色耐火性，是制造下一代消防员制服的理想材料。

图1.NFMs的结构表征。（a）MMT@ZrO2-SiO2和（b）ZrO2-SiO2 NFMs的微观结构。（a）和（b）中的插图对应于自支撑软NFMs的照片。（c）MMT@ZrO2-SiO2 NFMs的横截面FE-SEM图像。（d）MMT纳米片的TEM图像。（e）MMT@ZrO2-SiO2纤维网络的暗场TEM图像和（f）EDS映射。

图2.NFMs的机械性能和晶体结构。（a）ZrO2-SiO2和MMT@ZrO2-SiO2 NFMs的应力-应变曲线和（b）载荷位移。（c）MMT@ZrO2-SiO2 NFMs、ZrO2-SiO2 NFMs和MMT的XRD图谱。

图3.NFMs的隔热性能。（a）ZrO2-SiO2和MMT@ZrO2-SiO2 NFMs在108.5℃加热阶段的红外图像。（b）ZrO2-SiO2和MMT@ZrO2-SiO2 NFMs在冰板上的红外图像。

图4.NFMs的保护性能。（a）消防员制服和MMT@ZrO2-SiO2 NFMs复合材料的展示和照片。（b）通过消防员制服和具有不同组合的NFMs传导热量的斯托尔曲线和（c）TPP值。（d）用于保护人体免受约1000℃灼伤的MMT@ZrO2-SiO2 NFMs的TPP。