【学术聚焦】2026年第22期：材料学院王桦/王罗新教授团队通过“骨架阻隔-芯层耗散”策略实现聚芳酯纳米纤维气凝胶蜂窝热-声-力协同增强

近日，材料学院王桦/王罗新团队熊思维副教授在Advanced Functional Materials发表题为“Thermo-Acoustic-Mechanical Coupling in Polyarylate Nanofiber-Built Aerogel Honeycombs Driven by Skeleton Blocking and Core Dissipation”。论文第一作者为硕士生王敬贤，通讯作者为熊思维副教授，武汉纺织大学为第一完成和通讯单位。

随着航空航天、高速交通等领域向轻量化、多功能化发展，对舱内结构材料提出了力学稳定、高效隔热、宽频吸声及环境可持续的严苛要求。传统芳纶蜂窝虽质轻高强，但其酚醛树脂界面脆性大，且缺乏有效的热管理和噪声控制能力，加之热固性本质带来的回收难题，严重制约了其在高性能装备中的应用。

针对上述挑战，研究团队创新性地提出“骨架阻隔-芯层耗散”耦合机制，以自制的热致液晶聚芳酯纳米纤维和二氧化硅空心微球为构筑基元，通过原位热焊接与冷冻干燥策略，成功制备了纳米复合气凝胶蜂窝。该独特结构实现了多尺度协同增强：由纳米纤维与空心微球互锁构成的致密骨架，赋予了材料超高的压缩强度、模量与韧性；而高孔隙率的气凝胶芯层，则通过Knudsen效应、多级散射与粘性耗散，实现了高效的热隔绝与宽频声能耗散。

图1 SiO₂ HM/PAR NCAH的微观结构与力学性能

性能评估表明，该材料展现出卓越的综合性能：其压缩强度、杨氏模量与韧性分别达到商用芳纶蜂窝的18倍、5倍和34倍；热导率低至0.0538 W·m⁻¹·K⁻¹，隔热性能显著优于商用泡沫；在1000-6300 Hz范围内的平均吸声系数达0.484，并具有良好的电磁波透明性。尤为重要的是，材料可通过“分离-解离-再制造”工艺实现闭环回收，经历三次循环后核心性能衰减极小，展现了优异的可持续性。

图2 SiO₂ HM/PAR NCAH的吸音、降噪与电磁透明性能

该工作通过“多尺度结构设计-跨尺度性能耦合-闭环回收验证”的系统性研究，不仅成功创制了一种集超高力学强度、高效热声管理与本征可回收于一体的新型蜂窝材料，其“骨架阻隔-芯层耗散”的耦合机制也为未来开发面向极端环境的智能结构功能一体化材料提供了全新的设计思路。