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  氣凝膠通常是采用溶膠-凝膠方法結合特殊的干燥工藝制備得到的多孔材料。由于其獨特的結構，氣凝膠在保溫隔熱、吸附、分離、儲能、催化等領域具有良好的應用前景。其中，氧化硅氣凝膠由于具有透明、高比表面積、和低熱導率等優異的性能而得到了廣泛的研究。然而，氧化硅氣凝膠機械強度低，脆性大，并且通常由耗能的超臨界干燥獲得，這嚴重影響了其實際應用。

  采用傳統的有機-無機復合方法，在氧化硅中引入有機聚合物，可改善氣凝膠的柔性，但通常降低了其透明度、孔隙率、比表面積以及隔熱性能。一種簡便有效的改善氣凝膠機械強度的方法是以有機烷氧基硅烷為前驅體合成聚有機倍半硅氧烷氣凝膠。其中，聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠具有良好的透明度、彈性和隔熱性能，并且可通過常壓干燥制備得到，相比其他氣凝膠具有獨特的優勢。然而，透明聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠的彎曲柔性較差，其實際應用仍受到限制。

  針對聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠存在的上述問題，同濟大學祖國慶助理教授采用自由基聚合/水解共縮聚策略，經低成本常壓干燥過程，獲得了基于聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）/聚甲基倍半硅氧烷的透明柔性三網絡氣凝膠。該方法顯著改善了聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠的彎曲柔性，并保持了其透明性和超級隔熱性能。

圖1.透明柔性聚有機硅氧烷基三網絡氣凝膠的結構示意圖及柔性。

  該聚有機硅氧烷基三網絡氣凝膠由相互交聯的碳氫聚合物、聚（二甲基硅氧烷）和聚甲基倍半硅氧烷構成，并且其結構高度可調。聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）含量較低的三網絡氣凝膠具有小的孔徑（2-80 nm）、良好的透明度、高比表面積（500-550 m² g^?1）、超疏水（與水的接觸角大于150°）、超彈性、良好的可彎曲性和超級隔熱性能（熱導率低至0.0148 W m^?1 K^?1）（圖1）；聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）含量較高的三網絡氣凝膠具有大的孔徑（100nm-3μm）、超疏水（與水的接觸角約為160°）、良好的可彎曲性和有機溶劑的選擇性吸收性能（圖2）。另外，在該三網絡氣凝膠中引入氧化石墨烯可獲得柔性超疏水聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）/聚甲基倍半硅氧烷/氧化石墨烯復合氣凝膠。利用該復合氣凝膠可實現三組分的水/油/染料混合物的高效分離。該工作為柔性氣凝膠基超級隔熱、吸附/吸收和分離材料的研究提供了新的思路。

圖2.柔性聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）/聚甲基倍半硅氧烷/氧化石墨烯復合氣凝膠的結構示意圖及柔性和吸附性能。

  以上成果發表在Chemistry of Materials（Chem. Mater. DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04877）上。論文通訊作者為同濟大學祖國慶助理教授，共同通訊作者為同濟大學王曉棟副教授。該工作得到了國家重點研發計劃、上海市浦江人才計劃、日本JSPS等項目的資助。

  論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b04877