[发明专利]气凝胶纤维及其制备方法、以及应用

权利要求书

1.一种气凝胶纤维，其特征在于，所述气凝胶纤维包括气凝胶芯层与聚合物包覆层，所述聚合物包覆层为多孔结构，所述聚合物包覆层包覆于所述气凝胶芯层的外侧；

所述气凝胶芯层的材质选自导电高分子或导电高分子与纳米纤维素的组合物；

所述导电高分子选自聚3，4-乙烯二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸钠的混合物、聚吡咯与聚苯胺中的至少一种；

所述聚合物包覆层的材质选自PU与氟橡胶中的至少一种。

2.一种根据权利要求1所述的气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用共轴湿法纺丝制备得到内部含液体的中空纤维；

除去所述中空纤维内部的液体，得到中空纤维模板；以及

将气凝胶前驱体溶液注入到所述中空纤维模板内，并进行冷冻处理，之后冷冻干燥形成气凝胶，得到气凝胶纤维。

3.根据权利要求2所述的气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，除去所述中空纤维内部的液体的操作为：

将所述中空纤维进行冷冻处理，之后冻干；或者在室温下风干。

4.根据权利要求2所述的气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，将气凝胶前驱体溶液注入到所述中空纤维模板内，并进行冷冻处理，之后冷冻干燥形成气凝胶的操作为：

将所述中空纤维模板进行预拉伸，且在预拉伸的过程中或者预拉伸完成后注入气凝胶前驱体溶液，之后进行冷冻处理，冷冻干燥之后释放施加在所述中空纤维模板上的预应变，并对所述中空纤维进行热处理，得到气凝胶纤维。

5.根据权利要求4所述的气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，聚合物包覆层的材质为多孔的热塑性弹性体；气凝胶纤维的制备方法如下：

先湿法纺丝得到中空的热塑性弹性体的外壳，外壳所用的溶液是掺杂二氯甲烷的热塑性弹性体与木质素的混合物，内部通道则填充乙醇；

在热塑性弹性体中加入平均粒径为2μm~50μm的木质素颗粒，木质素分散依附在热塑性弹性体上；在二氯甲烷中，热塑性弹性体的质量分数为38.5%，热塑性弹性体与木质素的质量比为2：3，在乙醇的凝固浴中进行湿纺，在纤维管制品内中空通道填充乙醇；之后将纺成的中空纤维浸泡在水中1h去除木质素，从而生成孔洞结构；之后转移到乙醇槽中放置；

在室温下风干中空纤维的管芯10min，之后将中空纤维的一端固定在金属框架上，在中空纤维的另一端插入一根型号27G的针头，固定好一端后，将带有针头的一端施加拉力，使中空纤维的形变量达100%，并固定在金属框架上；然后将导电高分子溶液分散体系注射入拉伸好的中空的中空纤维中，所述导电高分子溶液分散体系为PEDOT与PSS混合的溶液分散体系或者PEDOT、PSS与CNF混合的溶液分散体系，且所述导电高分子溶液分散体系中，溶质的质量分数为0.7%；之后转入液氮下于-193℃保存五分钟，之后于-50℃下冷冻干燥2d；释放施加在中空纤维上的预应变，并对中空纤维进行甲醇蒸汽退火，得到气凝胶纤维。

6.一种根据权利要求1所述的气凝胶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用共轴湿法纺丝制备内部含液体的纤维，其中，共轴湿法纺丝的外层溶液为聚合物包覆层前驱体溶液，内层溶液为气凝胶前驱体溶液；以及

对所述内部含液体的纤维进行冷冻处理，之后冷冻干燥，以在内部形成气凝胶，得到气凝胶纤维。

7.一种权利要求1所述的气凝胶纤维在建筑保温材料、可穿戴设备以及水溶性涂料中的应用。