本研究受天然硅化木材矿化启发，采用自下而上仿生矿化策略，以几丁质微纳米纤维 / 壳聚糖（CC） 为骨架，经硅酸钠 + 硼砂浸渍、冷冻干燥与热交联制备SiB@CC 气凝胶，该材料兼具最高 2.25 MPa 抗压强度、极限氧指数超 90% 的不燃性、1300℃火焰下背面仅 130.4℃ 的高温隔热性能，且可生物降解，是替代石油基保温材料的理想可持续高温隔热材料。

 图1  (a) 硅化木材形成过程示意图。(b) SiB@CC气凝胶制备示意图。(c) 实物照片展示SiB@CC气凝胶的规模化可制备性与形状定制能力。(d) 实物照片展示SiB@CC气凝胶的耐火与超强隔热性能。(e) SiB@CC气凝胶与已报道的生物聚合物气凝胶、聚合物/黏土复合气凝胶及阻燃聚氨酯（FRPU）泡沫的抗压强度和极限氧指数（LOI）对比（见表S5）。

图2 (a) 几丁质微纳米纤维（ChMNFs）的透射电镜（TEM）图像。(b) 几丁质微纳米纤维的X射线衍射（XRD）图谱与选区电子衍射（SAED，插图）图谱。(c) 几丁质微纳米纤维、CC气凝胶、Si@CC气凝胶及SiB@CC气凝胶的傅里叶变换红外光谱（FTIR）。(d) SiB@CC气凝胶的高分辨X射线光电子能谱（XPS）B1s谱图。(e) CC气凝胶与SiB@CC气凝胶的扫描电镜（SEM）图像。(f) SiB@CC气凝胶的能谱面扫（EDS mapping）。(g) CC气凝胶与SiB@CC气凝胶的孔壁尺寸分布。

图3 (a) CC气凝胶与SiB@CC气凝胶的轴向应力-应变曲线。(b) CC气凝胶与SiB@CC气凝胶的抗压强度及模量。(c) Si@CC气凝胶与SiB@CC气凝胶的抗压强度。(d) SiB@CC-25气凝胶的压缩应力-应变曲线。灰色区域为最大理论吸能量（Wₘₐₓ），由传递应力（σₜᵣ）确定；其中蓝色区域对应有效吸能量（Wₐ）。(e) CC气凝胶与SiB@CC气凝胶的单位体积吸能量（Wₐ）及比吸能量（SEA）。(f) SiB@CC-25气凝胶力学性能可视化照片：6块尺寸约20×18×10 mm的气凝胶可承受290 kg载荷。(g) SiB@CC-25气凝胶在可视化承重测试中的排布方式，以及测试前后的尺寸。(h) SiB@CC气凝胶与其他材料的能量吸收效率随密度变化的对比曲线。

图4 (a, b) CC气凝胶和SiB@CC-15气凝胶在垂直燃烧测试中的视频截图。(c) SiB@CC-15在丁烷火焰下燃烧的实物照片。(d) CC与SiB@CC气凝胶的极限氧指数（LOI）及UL-94阻燃等级。(e) 锥形量热测试（CCT）中的热释放速率（HRR）曲线。(f) 锥形量热测试（CCT）中的总热释放（THR）曲线。(g) 锥形量热测试（CCT）中的一氧化碳生成速率（COP）曲线。(h) CC与SiB@CC气凝胶的火灾增长指数（FGI）和火灾性能指数（FPI）。(i) SiB@CC-25气凝胶与其他气凝胶在极限氧指数、引燃时间延长值、热释放速率峰值降低值方面的对比（见表S6）。

图5 氮气氛围下热重-红外联用（TG-IR）测试中样品逸出气体的原位红外光谱：(a) CC气凝胶，(b) Si@CC气凝胶，(c) SiB@CC气凝胶。(d) 锥形量热测试（CCT）后残余炭的扫描电镜（SEM）图像。(e) 锥形量热测试后SiB@CC气凝胶的能谱面扫（EDS mapping）。(f) SiB@CC气凝胶经马弗炉800℃处理10分钟后所得残炭的承重能力实物照片。(g) 锥形量热测试后SiB@CC气凝胶的高分辨X射线光电子能谱（XPS）B1s谱图。(h) 锥形量热测试后CC与SiB@CC气凝胶的拉曼光谱。(i) SiB@CC气凝胶的阻燃机理示意图。

图6 (a) SiB@CC气凝胶在丁烷火焰灼烧下随时间变化的耐火性能图像，通过红外热成像监测气凝胶背面温度变化；以及SiB@CC气凝胶经丁烷火焰灼烧后正面、背面和侧面的实物照片。(b, c) 丁烷火焰下，分别由(b) B2级阻燃聚氨酯泡沫（PUF‑B2）和(c) SiB@CC气凝胶防护的木质建筑模型燃烧行为实物图，侧面温度变化由红外热像仪测得。(d) SiB@CC气凝胶疏水改性前后的接触角。(e) SiB@CC气凝胶的抗污性能。(f) SiB@CC气凝胶的生物降解过程。(g) 矿化SiB@CC气凝胶与聚合物/黏土复合气凝胶的性能对比，结果按各性能指标的最大值进行归一化处理。