冰模板技术在构建从纳米到宏观尺度的工业多孔材料以定制热、电子或声学传输方面具有巨大的潜力。

在此，清华大学Hui Wu，北京大学Xiaoding We，中北大学Weiwei Li，南京大学朱嘉教授描述了一种通用的冰模板技术，通过将材料冷冻在旋转的低温滚筒表面上，将其粉碎，然后重新浇铸纳米纤维浆料。

文章要点

1）通过解耦冰成核和生长过程，研究人员在冷冻过程中实现了柱状等轴晶转变。等轴冰晶的高度随机堆叠和集成可以将纳米纤维组织成数千个具有曲折通道拓扑的重复微米级单元。

2）由于空间上明确的各向同性结构，所获得的Al₂O₃·SiO₂纳米纤维气凝胶表现出超低导热率、超弹性、良好的损伤容限和抗疲劳性。这些特性加上高达 1200 °C 的自然稳定性，使其在极端热机械环境下具有高度的隔热性能。由LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极组成的高容量锂离子电池模块具有215kW的超高热冲击功率，薄纳米纤维气凝胶层可以完全防止级联热失控传播。

这些发现不仅建立了传统上具有挑战性的纳米材料组件的通用生产路线，而且还展示了具有高安全标准的高能量密度电池模块配置，这对于实际应用至关重要。

参考文献

Li, L., Zhou, Y., Gao, Y. et al. Large-scale assembly of isotropic nanofiber aerogels based on columnar-equiaxed crystal transition. Nat Commun 14, 5410 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-41087-y

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41087-y