最近，清華大學(xué)材料學(xué)院伍暉教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種具有普適性的、可控的碎冰模板法，通過(guò)滾筒對(duì)納米纖維漿料的旋轉(zhuǎn)冷凍和冰破碎，以及碎冰和漿料混合后的重新冷凍鑄造來(lái)大規(guī)模制備一種各向同性氣凝膠。高冷凍速率的旋轉(zhuǎn)滾筒冷凍和碎冰加入后的形成的多冰核生長(zhǎng)位點(diǎn)能夠有效提高冷凍效率，從而提高了大尺寸多孔結(jié)構(gòu)材料的制備效率。該方法適用于多種納米纖維，為多孔結(jié)構(gòu)材料的大尺寸生產(chǎn)提供了新思路和新機(jī)遇（圖1）。

圖1. 碎冰模板法大規(guī)模制造氣凝膠的示意圖

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)熒光光學(xué)顯微鏡對(duì)碎冰模板法的冰晶生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了探究。冰晶升華后，納米纖維組裝的沿冰晶界面分布的胞腔結(jié)構(gòu)將得以保留。曲折和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)將成為熱、電子或聲學(xué)傳輸?shù)挠行�屏障�?/span>

隨后該團(tuán)隊(duì)以Al₂O₃·SiO₂納米纖維為研究對(duì)象，驗(yàn)證了碎冰模板法的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于形成了各向同性的胞腔結(jié)構(gòu)，所獲得的Al₂O₃·SiO₂納米纖維氣凝膠表現(xiàn)出低密度、超彈性、良好的耐損傷性和抗疲勞性，以及超低的熱導(dǎo)率。此外，在光學(xué)和熱導(dǎo)率方面也觀(guān)察到顯著的結(jié)構(gòu)各向同性�；�于上述氣凝膠良好的機(jī)械柔性、高溫穩(wěn)定性和低熱導(dǎo)率，具有267.3 Wh kg⁻¹的高能量密度電池模塊中的破壞性熱失控傳播過(guò)程可以被5毫米厚的Al₂O₃·SiO₂納米纖維氣凝膠層有效阻擋。并且氣凝膠的低密度使得整個(gè)系統(tǒng)的重量增加可以忽略不計(jì)，因此該氣凝膠有望在各種熱保護(hù)場(chǎng)景中發(fā)揮巨大潛力。