航空航天设备需要高性能工程材料来抵抗极端负荷和热烧蚀。气凝胶的隔热性能令人满意，但多孔骨架的固有脆性无法保证其在严重应力场下能够正常工作。

近期，中国科学技术大学宣守虎教授&龚兴龙教授通过多尺度增韧策略将芳纶纳米纤维（ANFs）加工成坚韧的3D气凝胶单体，该过程包括单向冷冻铸造实现的微观结构取向和酸辅助的纳米纤维交联。ANFs气凝胶的规模化生产是通过快速风干实现的，不会产生过多的能量消耗。含定向薄片的ANFs气凝胶具有15.8mW/m/K的极低导热率、-130至300℃温度范围内的超绝热性，以及在20分钟内的持久燃烧保护。特别是，高度聚集的纳米纤维组装成致密的ANFs骨架，使坚韧的气凝胶具有超强的比拉伸强度（89MPa/cm³/g）、超高的韧性（1.3MJ/m³），以及惊人的断裂能（7.36kJ/m²）。这种机械性能对恶劣环境具有很强的抵抗力，包括水侵蚀（7天）和高温烘烤（30天）。此外，ANFs气凝胶在140m/s的弹道冲击下表现出比商业泡沫高两到三倍的能量耗散。总之，这种机械和热稳健性为气凝胶材料在冲击-热耦合防护领域的应用开辟了新的道路。

图1.ANFs气凝胶的增韧策略和制备。

图2.ANFs气凝胶在各种凝固浴中重新质子化的结构表征。

图3.ANFs气凝胶的拉伸试验。

图4.ANFs气凝胶的压缩和弯曲行为。

图5.ANFs气凝胶的隔热性能。

图6.ANFs气凝胶的穿刺和冲击试验。

图7.ANFs气凝胶的弹道冲击过程。

该工作以“Acid-Assisted Toughening Aramid Aerogel Monoliths with Ultralow Thermal Conductivity and Superior Tensile Toughness”为题发表在《Advanced Functional Materials》（DOI:10.1002/adfm.202307072）上。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202307072