氧化硅、氧化铝等等无机气凝胶材料也被认为是最有前途的“超保温材料”,然而与无机气凝胶相比,石化燃料的过度使用和有害气体的大量排放带来了严重的环境和资源问题,促进了天然高分子材料的可持续、可生物降解和资源化发展。新一代纤纳米维素气凝胶具有良好的柔韧性、低密度,具有可持续性和可降解性,在保温领域具有广阔的应用前景,但由于纤纳米维素气凝胶的回弹性差,骨架强度低,结构在应力作用下容易坍塌,形成致密结构,导致保温性能下降严重。此外,纤纳米维素气凝胶具有亲水性,削弱纤纳米维素气凝胶的物理交联网络的强度,严重影响其在高湿环境中的保温稳定性。此外,纳米纤维素主要由C、H、O元素组成,其可燃性为纤维素燃烧引起的安全问题已成为现代社会的重大灾害之一,威胁着人们的生命安全。其可燃性极大地限制了其在保温领域的应用。提高疏水纤纳米维素气凝胶的力学性能和阻燃性已成为的重要目标。目前,提高纤纳米维素气凝胶机械强度的方法主要包括两个方面:1)提高骨架强度;2)提高骨架单元交联点强度。无机纳米颗粒(如氧化石墨烯、纳米粘土片和羟基磷灰石纳米棒)的加入可以增强纳米纤维素骨架的强度。反应物与分子链上羟基之间的物理或化学反应可以增强交联点的强度。各向异性骨架结构也有利于材料强度的提高。然而,当气凝胶的力学性能得到改善时,也可能影响其绝缘和阻燃性能。近年来,为了提高纳米维素气凝胶阻燃性,在其中添加了大量的无机颗粒。然而,无机颗粒影响了隔热性能,大大增加密度。
针对上述问题,国内有关研究团队通过微纳米尺度的结构调控和优化,获得了一种强度高、保温性好、阻燃性能优异的新型纤纳米维素气凝胶(Si-PA-PAE-NCA)。Si-PA-PAE-NCA表现出优异的压缩应变,其80%应变达8.674 MPa,导热系数为0.0239 m/W.K,水接触角高达157°。由于这种优异的具有优良的保温隔热性和超疏水性,此外,该气凝胶具有优异的阻燃性,LOI值为45.9%。Si-PA-PAE-NCA具有可扩展性、可持续性和可降解性,在保温领域具有广阔的应用前景。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472407534X
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