具有從大壓縮應(yīng)變中快速恢復(fù)形狀的超彈性氣凝膠對(duì)于許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)是非常需要的，例如服裝隔熱、高靈敏度傳感器和油污染物去除。超彈性纖維素納米纖維 (CNF) 氣凝膠的制造具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)?CNF 可以組裝成非彈性片狀細(xì)胞壁。最近，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了一種雙冰模板組裝 (DITA) 策略，該策略可以通過(guò)極低溫冷凍 (–196 °C) 控制 CNF 組裝成亞微米纖維，進(jìn)而組裝成具有相互連接的亞微米纖維的彈性氣凝膠。
圖1 a) 常規(guī)和 b) 超彈性纖維素納米纖絲氣凝膠的組裝過(guò)程示意圖。在–20 °C 下的一步冰模板組裝工藝用于制造傳統(tǒng)的 CNF 氣凝膠，顯示 c) 具有膜狀細(xì)胞壁的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)和 e) 壓縮后沒(méi)有形狀恢復(fù)；在–196 °C 和–20 °C 下進(jìn)行雙冰模板組裝 (DITA) 工藝以制造超彈性 CNF 氣凝膠，顯示 d) 具有互連亞微米纖維細(xì)胞壁的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)和 f)沿軸向壓縮后瞬時(shí)形狀恢復(fù)縱向。
微米纖維通過(guò)冷凍冷凍 (-20 °C) 和冷凍干燥。來(lái)自 DITA 工藝的 CNF 氣凝膠表現(xiàn)出各向同性的超彈性行為，即使在極冷的液氮環(huán)境中，也可以沿縱向和橫截面從超過(guò) 80% 的壓縮應(yīng)變中恢復(fù)。彈性 CNF 氣凝膠可以通過(guò)有機(jī)硅烷的化學(xué)氣相沉積輕松改性，表現(xiàn)出超疏水性（164° 水接觸角）、高吸液性（氯仿吸收能力為 489 gg-1）、自清潔、隔熱（0.023 W (mK) )?1) 和紅外屏蔽特性。這種新的 DITA 策略提供了一種基于生物基納米材料的超彈性氣凝膠的簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)，并且衍生的高性能多功能彈性氣凝膠有望用于廣泛的應(yīng)用。
相關(guān)論文以題為Multifunctional Superelastic Cellulose Nanofibrils Aerogel by Dual Ice-Templating Assembly發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。通訊作者是加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)Feng Jiang教授。
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1002/adfm.202106269
