近日，化学与材料工程学院刘天西教授团队在有机-无机气凝胶复合材料的设计制备及其光-热协同管理方面取得重要研究进展，研究成果以“Cryopolymerization-Enabled Superelastic and Thermomechanically Robust Silica‑Sheathing Nanofibrous Aerogels for Solar-Thermal Regulatory Cooling”为题在线发表在《Advanced Functional Materials》上（DOI：10.1002/adfm.202425527）。论文第一作者为江南大学硕士研究生孙佳慧，通讯作者为江南大学刘天西教授和东华大学张超研究员。

气候变化和极端高温环境下，空调的大量使用对全球能源系统造成巨大影响。为实现我国的“双碳”目标，减少建筑、设备和人体等的降温能耗至关重要。为了有效降低建筑能耗并创造舒适的室内环境，亟需设计能够隔绝外部高温和强烈阳光的围护结构。无机气凝胶因其轻质、隔热和阻燃等特性成为建筑围护结构的理想选择，然而，其进一步发展受到力学脆性和制备工艺复杂等问题的限制。相比之下，聚合物气凝胶因其可定制的分子结构和易加工的特点备受关注，但易燃性限制了其在高温和火灾等风险环境中的应用。因此，发展具有高力学柔性、极端温度耐受性和太阳光-环境热协同管理性能的气凝胶新材料，成为满足高效建筑热管理需求的关键挑战。

针对上述问题，刘天西教授团队提出了冷冻聚合新策略，获得了核壳纳米纤维基元组装形成的纤维素-二氧化硅气凝胶复合材料。在冷冻聚合过程中，二氧化硅纳米团簇在纤维素纳米纤维表面经历聚合诱导的成核与生长过程，最终形成以纤维素纳米纤维为核、二氧化硅纳米团簇网络为壳的核壳纳米纤维基元。这种核壳纳米纤维基元结构赋予了气凝胶复合材料优异的力学弹性和高温隔热阻燃性，即使在800^oC长时间空气煅烧和火焰暴露下时，仍能保持出色的稳定性。在户外测试中，该气凝胶复合材料在阳光直射下用作隔热型辐射降温材料时，显著降低了热传导和太阳光吸收，展现出11.4^oC的亚环境降温效果。本研究提出了有机-无机气凝胶复合材料的冷冻聚合制备新方法，为核壳纳米纤维基元气凝胶复合材料的光-热协同管理应用提供了重要思路。

核壳纳米纤维基元气凝胶复合材料的设计制备及其光-热协同管理性能