阻燃分层结构弹性陶瓷纳米纤维气凝胶可有效降低噪声

纤维吸声材料因其使用方便、吸声频带宽、效果快等优点，成为目前降低车辆交通噪声最常用的材料。基于此，东华大学丁彬教授团队成功制备了柔韧且不易燃的SiO2纳米纤维。与传统陶瓷材料固有的脆性形成鲜明对比的是，该纳米纤维膜具有显著的扭转性和弯曲性，并且使用柔软度分析仪在100 个周期的测试中，其表现出相对稳定的柔软度，弯曲耐久性良好。单根SiO2纳米纤维（SNF）也可以弯曲成大变形而不断裂，突出了其优越的柔韧性。

该纳米纤维的制备方法是：首先将柔性SNF 在水中与h-BN 片均质。然后通过APS 的水化自缩合制备溶胶，并将溶胶加入到上述分散体系中进一步均匀化。在设计的模具中用液氮对分散体进行冷冻铸造，再进行冷冻干燥，得到最终的纳米二氧化硅纤维/h-BN 气凝胶（SBA）。其交联活性来自于APS 在制备过程中的水解聚合反应。此外，溶胶网络将h-BN 薄片覆盖并粘附在陶瓷纳米纤维上，形成独特的分层结构。h-BN 薄片和二氧化硅纳米纤维的无机性质赋予SBA 不易燃的特性，所制备的SBA 在酒精灯的火焰下不燃，从火焰中取下时未观察到火花，表现出优异的抗燃能力。

由于SNF 的直径较小，由纯SNF 分散体（SBA0）制备的陶瓷纳米纤维气凝胶具有相当的吸声能力，NRC 为0.36。添加h-BN 薄片后，在100～1600 Hz 的频率范围内，吸声系数显著提高，SBA20、SBA40、SBA60 和SBA80 的NRCs 分别为0.39、0.42、0.44 和0.44。在相同厚度的前提下，与纤维直径大、孔隙结构规则的商用玻璃纤维毡（GFM）相比，分层结构的SBA 具有较高的吸声能力和较小的密度（仅为商用GFM 密度的1/3）。此外，根据汽车行业的需求，可以直接定制SBA 为各种形状的部件，更复杂的部件可以通过相应的模具制作，证明了SBA 的实用性。

（摘编自易丝帮）