消防、工业、军事等高危场景下的作业人员时刻面临着高温火焰、破片冲击、穿刺伤害多重致命威胁。芳纶（Kevlar）织物是防护装备的核心基材，但其纱线呈离散编织结构，纱线之间相互作用弱，在长期穿戴、反复水洗后纱线容易滑移松动；同时纱线交织的缝隙会让高温气流、火焰直接穿透，难以兼顾抗冲击与隔热防火两大核心防护需求。因此开发兼具力学防护与热防护的多功能纺织品是行业亟待突破的难题。

日前，中国科学技术大学龚兴龙教授团队提出一种普适的气凝胶涂层改性策略，在织物的交织纱线内部构筑分级多孔气凝胶网络，制备得到Janus非对称结构防护织物，实现了织物的抗穿刺和隔热阻燃，同时保留其透气性、疏水性、和可水洗性，保证了穿戴舒适效果。该成果发表于《Small》期刊，题为 “A Universal Aerogel‑Coating Strategy for Interfacial Thermo‑Mechanical Enhancement of Protective Textiles”。

该 Janus 结构织物（AB‑K）采用浸渍、刮涂、冷冻、溶胶凝胶、冷冻干燥、气相疏水改性等工艺制备。织物正面是富含微米级孔洞的芳纶纳米纤维/氮化硼纳米片复合气凝胶层；织物背面的纱线由芳纶纳米纤维气凝胶充分包裹；在织物内部，纳米纤维在纱线的微纤维之间进行搭桥和交联，在仅增加织物面密度7.1%的情况下，就能构建出阻热隔火和界面增韧的非对称功能结构。

微观表征证实，织物正面的气凝胶平均孔径约为52 μm，有利于锁住静止空气，抑制对流换热；氮化硼纳米片分布在气凝胶孔壁表层，可以大幅提升红外光反射，抑制辐射传热。织物背面的气凝胶纳米纤维通过氢键和范德华力锚固在微纤维表面，在纱线的交织间隙中形成连续交联网络，从而约束纱线以防止相对滑移，解决了传统编织物纱线易错位、撕裂和穿刺的痛点。

热学与燃烧测试表明，改性后织物热导率低至31.8 mW m-1 K-1，相比原始的Kevlar织物下降了61%。面对热油滴落、高温热吹风、炭火烧蚀时，气凝胶层可以有效阻隔这些介质带来的高温，织物背面温度相比传统的聚酰亚胺、PBO等织物显著降低。且在1300 ℃火焰下持续灼烧 1 分钟后，织物依旧可以保留41%的承载力；此外，锥形量热测得的总烟雾释放量下降83%，极限氧指数由 28% 提升至 34.5%，达到了V‑0 阻燃等级。

论文的第一作者是中科大工程科学学院博士后吴建鹏，通讯作者为中科大工程科学学院龚兴龙教授和王宇副教授，论文贡献者还包括林仕煜硕士生和李子木博士生。该研究得到了国家自然科学基金、火灾创新群体基金、中国博士后科学基金、中科大工程与材料科学实验中心、中科大理化科学实验中心、以及中科大微纳研究与制造中心的资助和支持。