传统空调制冷能耗高、环境负担大；局部人体微环境调控的柔性纺织材料是节能替代方案。气凝胶因超高孔隙、低密度、低热导率成为 PTM 热门材料，但传统气凝胶制备方法存在孔道形貌不可控、工艺繁琐、力学性能差等缺陷，极大限制了气凝胶在人体个性化热管理（PTM）领域的应用。
近期，南京工业大学刘畅副教授、李国星提出一种微流控 - 吹纺复合制备策略：利用微通道的限域效应提升多组分物料的混合效率，实现在微流场下多种组分的均匀共混；同时依托微流控体系固有的连续流体特性，可在纺丝过程中对纤维微观结构与组分实现动态调控。 所制备的纤维气凝胶密度低至 8.6 mg/cm³，可承受高达自身重量 5000 倍的拉伸载荷，经 1000 次压缩循环后仅产生极微小的塑性变形。
更关键的是，该纤维气凝胶具备多模式降温功能：依靠聚乙烯吡咯烷酮（PVP）实现蒸发冷却，二氧化硅（SiO₂）赋予材料优异的红外发射性能；在自然日光环境下可实现 6.5 ℃的降温效果，性能优于市售羽绒制品。得益于该制备工艺操作简便、易于规模化生产的优势，此类纤维气凝胶在极端环境下的人体个性化热管理领域具备广阔应用前景。相关研究成果以“Microfluidic-Assisted Blow-Spinning Strategy for Fabricating Nanofiber Aerogels toward High-Efficiency Thermal Insulation”为题目，发表在期刊《 ACS Applied Materials & Interfaces 》上。
图 1 （a）微流控芯片制备纳米纤维气凝胶（NFA）的示意图，以及放置于蒲公英上的气凝胶实物图；（b）微流控芯片内多组分物料混合过程示意图；（c）微流控芯片内部流速矢量与浓度分布模拟结果；（d）大面积柔性纳米纤维气凝胶实物照片；（e）纳米纤维气凝胶压缩测试实拍图、纤维互锁结构及其力学性能示意；（f）纳米纤维气凝胶多模式调温机制与户外降温原理示意图。
图 2 （a）制备纳米纤维气凝胶芯片内的流速矢量与浓度分布模拟图；（b、c）不同放大倍数下纳米纤维气凝胶的扫描电镜图像；（d）纳米纤维气凝胶的能谱元素分布图；（e）聚丙烯腈（PAN）与纳米纤维气凝胶的热重曲线；（f）纳米纤维气凝胶的 X 射线光电子能谱图；（g）纳米纤维气凝胶的二维红外相关谱图。
图 3 （a）多种液滴在纳米纤维气凝胶（NFA）表面的状态；（b）纳米纤维气凝胶的清水自清洁测试；（c）纯聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯腈 / 聚乙烯吡咯烷酮（PAN/PVP）、聚丙烯腈 / 聚乙烯吡咯烷酮 / 二氧化硅（PAN/PVP/SiO₂）三种样品的接触角测试结果；（d）纳米纤维气凝胶置于花蕊上的实拍照片；（e）纳米纤维气凝胶的透气透水性能测试；（f）纳米纤维气凝胶受外力破坏后的回弹恢复性能；（g）纯聚丙烯腈与纳米纤维气凝胶的力学性能对比曲线；（h）纳米纤维气凝胶的循环压缩性能测试；（i）60% 压缩应变下纳米纤维气凝胶的千次压缩循环测试结果。
图 4（a）实验室氙灯模拟光照实验装置示意图；（b）不同聚乙烯吡咯烷酮（PVP）掺杂量样品的降温性能；（c）不同二氧化硅（SiO₂）掺杂量样品的降温性能；（d）1000 W/m² 模拟太阳光辐照下各样品底部实时温度变化曲线；（e）不同光照强度下纳米纤维气凝胶（NFA）的降温性能测试结果；（f）不同湿度环境下纳米纤维气凝胶与对照组样品的吸湿能力对比；（g）不同湿度条件下纳米纤维气凝胶的降温性能评价；（h）不同湿度环境下样品的力学性能；（i）纳米纤维气凝胶与其他材料的实际降温幅度、体积密度对比图；（j）纳米纤维气凝胶在 0.2–13 μm 波段的太阳光反射率与热发射率图谱，图中附 AM 1.5 标准全球太阳光谱与实际大气透过率模型作为参照。
图 5 （a）纳米纤维气凝胶（NFA）内部多层传热示意图；（b）放置于加热平台上的纳米纤维气凝胶红外热成像图；（c）日间户外降温测试装置实拍图；（d）日间户外降温测试过程中记录的环境参数（光照强度、环境温度）；（e）日间户外降温测试中各样品的实时温度数据；（f）人体个性化热管理测试红外成像图：左侧为覆盖纳米纤维气凝胶（NFA）的皮肤，右侧为覆盖商用纯棉织物的皮肤。
原文信息
Ren, J.; Ge, J.-S.; Fu, X.-G.; Li, G.-X.; Liu, C.; Chen, S. Microfluidic-Assisted Blow-Spinning Strategy for Fabricating Nanofiber Aerogels toward High-Efficiency Thermal Insulation. ACS Appl. Mater. Interfaces 2026, 18 (26), 37047–37057. https://doi.org/10.1021/acsami.6c08076.
