近日，我校俞建勇院士、丁彬研究员领衔的纳米纤维研究团队在纳米超轻纤维材料研究上获新成果，成果论文以“超轻、超弹纳米纤维气凝胶材料的构建及其功能化应用”（“Ultralight nanofiber-assembled cellular aerogels with superelasticity and multifunctionality”）为题发表在2014年12月16日的《自然•通讯》（Nature Communications）杂志上，我校为唯一署名单位。该项成果利用普通的静电纺纳米纤维膜材料开发出一种超轻、超弹的纤维气凝胶，经中国计量认证结果显示，这种纤维气凝胶的固态材料密度仅为0.12毫克每立方厘米。

              《自然·通讯》发表我校科研团队研究成果 

 
          气凝胶是一种超轻质的固体材料，其内部98%以上是空气，又被称为“凝固的烟”。1999年，美国航空航天局喷气推进实验室首次研制出超轻二氧化硅气凝胶，其密度为3毫克每立方厘米，成为当时世界上最轻的固体材料。这种超轻材料随后被“星尘”号彗星探测器携带进入太空，并成功用于彗星尾部尘埃微粒的捕捉。2012年，德国科学家制造了一种名为“石墨气凝胶”的材料，其密度为0.18毫克每立方厘米，使气凝胶材料的密度达到了一个新的极限。2013年，浙江大学制造的“全碳气凝胶”超轻材料，其密度为0.16毫克每立方厘米，又创造了一个新的记录。而此次我校研发的0.12毫克每立方厘米“纤维气凝胶”，再次成功刷新了“世界最轻材料”的记录。“纤维气凝胶”的诞生不仅将气凝胶原料拓展到了纤维领域，同时也开创了一种超轻纤维材料的制备方法，标志着我国科研工作人员在超轻质材料研究领域取得了又一重大进展。

               不同形状的纳米纤维气凝胶及其超轻特性展示

 
         据了解，该“纤维气凝胶”不仅具有超轻特性，其压缩回弹性能也十分优异，经过上千次压缩后塑性形变仅为14.5%，相比于传统的碳气凝胶，其压缩回弹性能提升了110%。除了超轻和超弹特性，纤维气凝胶还展现了其它优异性能，例如，它的导热系数低至0.026W/ m•k，接近于室温条件下空气的导热系数；一块5毫米的“纤维气凝胶”可以轻松实现在100—6300Hz宽频段内的高效吸音；超轻多孔的纤维气凝胶还是一种高性能的吸附材料，可快速吸附自身重量200倍以上的液体污染物，有望为近年来频发的海上石油污染灾害提供新的解决途径。除了上述应用，这种超轻的“纤维气凝胶”材料还可应用于组织工程、电子器件等领域。

                      纤维气凝胶制备原理图

 
         目前，纳米纤维研究团队正致力于“纤维气凝胶”原料种类的拓展及应用性能的研究，同时他们也在进一步开发大规模生产的制备工艺，使这种超轻“纤维气凝胶”材料能够早日走出实验室，实现其产业化应用。
        团队还将科学研究与人才培养紧密结合，此次发表的成果论文第一作者为该团队博士研究生斯阳，团队的研究工作得到了国家自然科学基金、“973”计划项目以及学校 “励志计划项目”等的支持。
    （配图由研究院提供）