DOI: 10.1021/acsami.0c05333
在極端寒冷的環境中存在健康風險，因此非常需要保暖設備。然而，創建具有高保暖性能和堅固機械性能以持久地防止惡劣條件的材料是非常具有挑戰性的。在此，研究者報告了一種單步面部策略，通過在纖維內創建獨特的“剛-柔”聚合物網絡以及纖維間的粘合結構來制備可拉伸的超彈性纖維海綿。這種設計的前提是，硬質聚苯乙烯（PS）可以賦予材料剛性，而軟質聚氨酯（PU）可以在機械變形過程中吸收能量。得益于對聚合物和組裝網絡的系統定制，合成的纖維海綿具有獨特的拉伸恢復性能，70％的大斷裂伸長率，以及在-50℃、50％應變下抵抗100次循環壓縮的優異回彈性。此外，纖維海綿還具有高孔隙率（約99.31％）、超輕性能（體積密度= 7.68 mg cm-3）和有效保暖性（導熱系數= 27.6 mW m-1 K-1）的顯著特征，以及易于放大的簡單組裝工藝的技術特征。纖維海綿的制備為開發超輕、高效的保暖材料提供了新的視角。
圖1.（a）6/0、（b）5/1、（c）4/2、（d）3/3不同PS/PU質量比的PS/PU纖維組件的SEM圖像；插圖是其蓬松的宏觀形態的相應光學照片。（e）由不同PS/PU質量比制備的PS/PU纖維組件的體積密度和孔隙率。（f）PS/DMF/H2O系統和PU/DMF/H2O系統的線性濁點圖。（g）三元相圖中分別針對PS/DMF/H2O系統和PU/DMF/H2O系統的濁點曲線。初始解決方案由紅色星號表示，箭頭表示在靜電紡絲過程中射流的可能成分變化路徑。理論上優化了（h）PS/DMF和（i）PU/DMF分子模型的幾何形狀和平衡校正的相互作用能。
圖2.（a）以不同的PS/PU質量比制備的PS/PU纖維組件的拉伸σ-ε曲線。（b）在不同PS/PU質量比下，PS/PU纖維組件的模擬拉伸伸長率和應力分布。單根（c）PS/PU纖維的SEM-EDS圖像以及（d）C、（e）N和（f）O的相應元素映射圖像。
圖3.（a）以（a）0wt％、（b）10wt％、（c）20wt％和（d）30wt％的不同TTMA含量制備的PS/PUFS的微觀結構。（e）PS/PU纖維組件和PS/PU/TTMA纖維組件的DSC曲線。（f）TTMA、未交聯的PS/PUFS和交聯的PS/PUFS的FTIR分析。（g）PS/PUFS的體積收縮率（V/V0）與不同TTMA含量的函數關系，插圖是經熱處理后具有不同TTMA含量的相應PS/PUFS的照片。（h）具有不同TTMA含量的PS/PUFS的體積密度和（i）孔隙率。
圖4.（a）在室溫下，含不同TTMA濃度的PS/PUFS的拉伸σ-ε曲線。（b）示意圖說明了PS/PUFS拉伸機制對機械性能的影響。（c）含不同TTMA濃度的PS/PUFS的交聯密度。（d）PS/PUFS-20沿加載方向的拉伸σ-ε曲線，各種應變分別為0％、10％、20％、30％和40％，插圖顯示在拉伸過程中PS/PUFS-20的輪廓。（e）PS/PUFS的楊氏模量、損耗模量和阻尼比與頻率的關系（振蕩ε為1％）。（f）在不同溫度下，ε=50％時PS/PUFS的壓縮σ-ε曲線。（g）在-50℃、ε=50％時，PS/PUFS的100次循環疲勞試驗。（h）最大應力、壓縮模量和能量損失系數與壓縮循環的關系。
圖5.（a）不同PU/PS質量比的PS/PUFS在環境溫度下的熱導率。（b）PS/PUFS在不同溫度下的熱導率。（c）PS/PUFS在不同壓縮循環后的熱導率。（d）覆蓋商用聚酯氈和PS/PUFS之前和之后人手掌的光學和紅外圖像。（e）商業聚酯氈和PS/PUFS的微觀結構、（f）孔徑分布和（g）模擬傳熱。
