中国科学技术大学俞书宏院士团队利用天然生物质和天然矿物原料，制备了一种具有优良隔热和耐火性能的纯天然仿木气凝胶。相关成果近日发表于《德国应用化学》。
木材是一种用途广泛的材料，具有低密度、低导热、机械性能良好以及可持续性等特性。近年来，基于对木结构的认识，各种具有独特物理性能的仿木材料被开发出来，比如具有优良保温性能的气凝胶。但是基于塑料和树脂的仿木气凝胶由于生物降解性差，会导致废物积累，从而造成严重的环境问题；而基于现有纳米结构基元的仿木气凝胶则受到可持续性不足和成本高的限制。因此，开发低成本、低能耗、环保的新型构筑基元将对仿木气凝胶的发展起到至关重要的作用。
俞书宏团队采用巧妙的表面化学调控方法，成功实现了在温和条件下活化微米尺度的木屑颗粒表面，从而暴露出纤维素纳米纤维。这些颗粒表面的纳米纤维能够显著增强颗粒间的相互作用，于是研究人员结合单向冷冻技术成功构建了强韧耐用的仿木气凝胶。这种气凝胶有着与天然木材类似的取向通道结构，可以大大降低气凝胶的热导率，使其具有17.4毫瓦每米开尔文的超低径向热导率，优于现有纤维素基气凝胶材料和各类商用海绵。而天然黏土纳米片的加入使这种气凝胶的耐火性能有了很大改善，可以承受1300摄氏度的火焰，至少在20分钟内不会被烧透。
研究人员认为，这种全天然仿木气凝胶的隔热和防火性能均优于天然巴沙木和大多数商用海绵，有望成为现有商业隔热材料的理想替代品。
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