热防护材料是发展和保障高超声速飞行器及可重复使用飞行器在极端环境下安全服役的基石。随着载人航天、深空探测与登月和空间机动飞行器等航空航天和国防军事需求的快速发展，热防护材料获得了前所未有的机遇和挑战。由于高超声速飞行器飞行速度的不断提高，其服役环境愈发恶化，飞行器热防护问题也愈加复杂和重要，已成为制约其发展的瓶颈问题。现有的ZrO2纤维，乃至更广泛的陶瓷纤维几乎为实心结构，这大大限制了纤维材料的隔绝热效果,难以满足快速发展的航空航天、军事和民用领域对低导热系数的更高需求。此外，传统陶瓷纤维由于直径粗（>5 μm）、脆性大等，在实际热防护领域应用中受到了极大限制。 鉴于ZrO2纤维的突出优势和在热防护等领域的重要用途，尤其是在国防军事领域上的重要性，本研究采用简单高效的离心纺丝法结合溶胶-凝胶法制备了一种性能优异的轻质、连续、小直径（<5 μm）的中空氧化钇稳定氧化锆（YSZ）纤维，在此基础上实现层状结构中空YSZ纤维毡的构筑。本研究创新性地提出了纤维中空结构形成机理及其结构转变机理，已实现纤维实心和中空结构的转变，为实现纤维结构的精确调控提供了理论基础。目前制备的中空YSZ纤维毡密度可低至0.038 g/cm3，层状结构设计赋予其高达20%的形变，以“藕断丝连”的效果避免了灾难性断裂的发生。同时，中空YSZ纤维毡的热导率可低至0.018 W/m.K，优于绝大部分隔热材料。相较于实心结构YSZ纤维，相同密度（0.3g/cm3）的中空YSZ纤维热导率降低了29%，20 mm厚的中空YSZ纤维毡经约600℃考核15 min后，能将温度稳定在100℃附近，展现出优异的防隔热性能。