随着全球纺织工业快速发展，每年都会产生超过1.5亿吨的纺织废弃物，这些废弃物中棉质纺织品占据了近30%的比例。其中，大部分废旧棉纺织品由于难以再利用，通常会被直接焚烧或填埋处理。焚烧过程不仅消耗了大量能源，还释放出大量二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有害气体，进一步加剧了温室效应；而填埋处理则容易造成染料、助剂等化学物质的渗漏，污染地下水和土壤资源，给生态环境带来了沉重负担。如何高效且经济地将废旧纺织品转化为高附加值的功能材料，已逐渐成为当前纺织及材料科学领域的重要研究课题。
近年来，再生纤维素气凝胶因其特有的结构优势及环境友好性引起了研究人员的极大关注。这种新型材料具有低密度、高比表面积、高孔隙率、良好的生物相容性和完全的生物降解性等突出优点，在环境保护、节能隔热、生物医药等众多领域均展现出了广泛的应用前景。然而，目前制备得到的纤维素气凝胶材料多以三维块状为主，这种形式的材料通常硬脆且难以加工，缺乏柔性，难以直接应用于纺织品。此外，现有的气凝胶制备方法通常工艺复杂、耗时较长、设备要求高，难以实现低成本的规模化生产，严重限制了再生纤维素气凝胶材料的实际应用和产业化推广。
针对上述问题，武汉纺织大学徐卫林院士团队提出了一种创新的再生纤维素气凝胶纤维制备方法。该研究以废旧棉纺织品作为原料，采用离子液体与二甲基亚砜（DMSO）混合溶剂体系，在预热条件下快速高效地溶解废旧棉纤维，有效缩短了纤维素溶解的时间。随后，研究团队利用简单易行的水浴湿法纺丝技术将所得的再生纤维素溶液纺制成凝胶纤维，并使用梯度浓度的叔丁醇（TBA）进行溶剂交换，最终通过真空冷冻干燥技术，成功制备出一种兼具柔性与强韧性的气凝胶纤维材料（CAF）。
通过系统的结构与性能表征，研究团队发现CAF纤维呈现独特的“核壳”式结构，其中外层为致密、光滑的纤维素皮层，有效提高了材料的力学稳定性；内部则呈现出纳米孔与微米孔均匀分布的多孔网络结构，这种结构不仅赋予纤维优异的柔韧性，还显著提升了纤维的抗拉强度与韧性。力学性能测试结果表明，CAF纤维的断裂伸长率高达67.9%，拉伸强度达到16.56 MPa，韧性更是达到了6.65 MJ/m³，这些性能指标明显优于当前报道的多数再生纤维素气凝胶纤维材料（图1）。因此，该材料在纺织品加工及实际应用中展现了极大的潜力。
此外，CAF纤维在隔热保温方面同样具有突出优势。研究团队将CAF纤维织造成织物并进行热隔离性能测试。实验结果显示，当CAF织物放置于100℃加热板上时，其表面温度可降低约45℃，远远优于传统棉织物与羊毛织物（图2）。与此同时，研究还利用红外热成像技术进一步验证了CAF织物的优异隔热效果（图3），为其在冬季防寒服饰、热防护手套以及其他高性能隔热纺织品领域的应用奠定了坚实基础。
![图片]()
图1 再生纤维素气凝胶纤维的机械性能。（a）CAF的3D显微镜图像；（b）CAF悬挂砝码的光学照片；（c，d）UCAF和CAF的机械性能；（e）对比再生纤维素气凝胶纤维的机械性能；（f）CAF的增强机理。
![图片]()
图2 再生纤维素气凝胶纤维织物的隔热保温性能。（a）UCAF与CAF的隔热稳定性测试；三种织物在不同温度平板上的上表面温度（b）及与平板温度的绝对差值（c）；（d，e）三种织物在高温平板和低温平板上的热成像.
![图片]()
图3（a）CAF的隔热保温机理；（b）CAF织物的应用。
END
随着全球纺织工业快速发展，每年都会产生超过1.5亿吨的纺织废弃物，这些废弃物中棉质纺织品占据了近30%的比例。其中，大部分废旧棉纺织品由于难以再利用，通常会被直接焚烧或填埋处理。焚烧过程不仅消耗了大量能源，还释放出大量二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有害气体，进一步加剧了温室效应；而填埋处理则容易造成染料、助剂等化学物质的渗漏，污染地下水和土壤资源，给生态环境带来了沉重负担。如何高效且经济地将废旧纺织品转化为高附加值的功能材料，已逐渐成为当前纺织及材料科学领域的重要研究课题。
近年来，再生纤维素气凝胶因其特有的结构优势及环境友好性引起了研究人员的极大关注。这种新型材料具有低密度、高比表面积、高孔隙率、良好的生物相容性和完全的生物降解性等突出优点，在环境保护、节能隔热、生物医药等众多领域均展现出了广泛的应用前景。然而，目前制备得到的纤维素气凝胶材料多以三维块状为主，这种形式的材料通常硬脆且难以加工，缺乏柔性，难以直接应用于纺织品。此外，现有的气凝胶制备方法通常工艺复杂、耗时较长、设备要求高，难以实现低成本的规模化生产，严重限制了再生纤维素气凝胶材料的实际应用和产业化推广。
针对上述问题，武汉纺织大学徐卫林院士团队提出了一种创新的再生纤维素气凝胶纤维制备方法。该研究以废旧棉纺织品作为原料，采用离子液体与二甲基亚砜（DMSO）混合溶剂体系，在预热条件下快速高效地溶解废旧棉纤维，有效缩短了纤维素溶解的时间。随后，研究团队利用简单易行的水浴湿法纺丝技术将所得的再生纤维素溶液纺制成凝胶纤维，并使用梯度浓度的叔丁醇（TBA）进行溶剂交换，最终通过真空冷冻干燥技术，成功制备出一种兼具柔性与强韧性的气凝胶纤维材料（CAF）。
通过系统的结构与性能表征，研究团队发现CAF纤维呈现独特的“核壳”式结构，其中外层为致密、光滑的纤维素皮层，有效提高了材料的力学稳定性；内部则呈现出纳米孔与微米孔均匀分布的多孔网络结构，这种结构不仅赋予纤维优异的柔韧性，还显著提升了纤维的抗拉强度与韧性。力学性能测试结果表明，CAF纤维的断裂伸长率高达67.9%，拉伸强度达到16.56 MPa，韧性更是达到了6.65 MJ/m³，这些性能指标明显优于当前报道的多数再生纤维素气凝胶纤维材料（图1）。因此，该材料在纺织品加工及实际应用中展现了极大的潜力。
此外，CAF纤维在隔热保温方面同样具有突出优势。研究团队将CAF纤维织造成织物并进行热隔离性能测试。实验结果显示，当CAF织物放置于100℃加热板上时，其表面温度可降低约45℃，远远优于传统棉织物与羊毛织物（图2）。与此同时，研究还利用红外热成像技术进一步验证了CAF织物的优异隔热效果（图3），为其在冬季防寒服饰、热防护手套以及其他高性能隔热纺织品领域的应用奠定了坚实基础。
图1 再生纤维素气凝胶纤维的机械性能。（a）CAF的3D显微镜图像；（b）CAF悬挂砝码的光学照片；（c，d）UCAF和CAF的机械性能；（e）对比再生纤维素气凝胶纤维的机械性能；（f）CAF的增强机理。
图2 再生纤维素气凝胶纤维织物的隔热保温性能。（a）UCAF与CAF的隔热稳定性测试；三种织物在不同温度平板上的上表面温度（b）及与平板温度的绝对差值（c）；（d，e）三种织物在高温平板和低温平板上的热成像.
图3（a）CAF的隔热保温机理；（b）CAF织物的应用。
▓ 来源：高分子科技
▓ 责编：小棉袄
