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  作為世界上最輕的材料之一，氣凝膠被廣泛應用于保溫隔熱、電磁屏蔽、環境保護等領域。然而，由于其強度較低，在某些特定環境中的應用受到嚴重限制。天然材料精致的結構和優異的特性為改善氣凝膠的性能提供了指導。盡管仿生氣凝膠作為一種新興的材料已經受到研究人員的廣泛關注，然而，到目前為止與仿生氣凝膠材料相關的綜述論文寥寥無幾。

 圖4 仿生氣凝膠材料未來的發展。

挑戰與展望

  本文對仿生氣凝膠材料的類別、制備方法以及應用領域進行了全方位的總結和歸納，并分析了從生物材料過渡到仿生氣凝膠材料的重要方法。通過集中討論仿生氣凝膠材料的基本特性，希望為該領域的發展提供一個簡明概要。為促進仿生氣凝膠材料的發展，本文提出了仿生氣凝膠材料在科學研究中所存在的挑戰及解決策略。

  首先，由于生物材料的固有特性難以復制，通過模仿生物材料得到的仿生氣凝膠要獲得與生物材料完全相同的特性具有很大的挑戰性。對于仿生高強度各向異性氣凝膠而言，揭示其力學性能與取向結構之間的關系、建立理論模型、實現氣凝膠網絡在分子、微納米尺度上的精確設計仍需進一步探索。在仿生的異質復合氣凝膠體系中，設計異質界面分子的相互作用仍然是一項艱巨而富有挑戰性的任務。從生物材料的微觀結構入手，精確模仿這些結構并更深入地挖掘其具有特殊功能的機理，是未來制備多功能仿生氣凝膠材料的關鍵。

  此外，盡管近年來仿生氣凝膠的制備工藝正在逐步優化，應用領域也更加廣泛，但在材料的成型和干燥過程中，傳統的超臨界干燥和真空冷凍干燥仍然不可或缺。這一過程不僅耗時，而且嚴重依賴于設備。因此，簡化氣凝膠的制備工藝、縮短其生產周期、提高其制備效率是未來仿生氣凝膠材料發展的重要方向。

  最后，與傳統隔熱保溫材料相比，仿生氣凝膠材料雖優勢明顯，但生產成本較高，價格昂貴。有效降低仿生氣凝膠材料的成本，一方面有賴于制備工藝的突破，另一方面要通過低成本原材料的大規模產業化來實現。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ta/d4ta00851k