气凝胶作为一种具有低密度、低导热、高孔隙率、大比表面积等特点的最轻人造固体材料，受到了越来越多的关注。气凝胶虽然具有超低的导热系数，但由于其热流恒定，只能在单模态下进行保温。因此，能够潜在地改变气凝胶的导热性是智能热管理的一个有前途的方向。热开关是一种调节热阻并根据需要将其置于“开”或“关”模式的装置。大多数热开关需要通过复杂的结构设计或基于相变机械地闭合/断开热触点，然而这些传统的热开关体积庞大。具有简单的设计且轻便高效的热开关既吸引人又具有挑战性，因为它要求开关过程中材料的热阻发生显著变化。
近日，东南大学孙正明教授、张培根副教授和中科院苏州纳米所王锦项目研究员团队采用慢质子释放-调制凝胶化和热诱导交联策略，设计并制备了一种超弹Kevlar纳米纤维气凝胶（HEKAs）。该方法不使用交联剂，使超低密度（4.7 mg·cm-3）的HEKAs具有低热导率（0.029 W·m-1·K-1）、高孔隙率（99.75%）、高热稳定性（550℃）、高压缩回弹性（80%）和抗疲劳性能。通过实验和仿真证明了HEKAs作为热开关的设想。热开关的热响应速度为0.73 ℃ s-1，热流密度为2044 J m-2 s-1，开关比为7.5。由于HEKAs的超弹性和抗疲劳性，散热可逆开关50次以上。该研究为满足多孔气凝胶的超弹性和按需定制热流提供了一条途径。相关工作以“Hyperelastic Kevlar Nanofiber Aerogels as Robust Thermal Switches for Smart Thermal Management”为题发表在《Advanced Materials》上。
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