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江西理工大學張思釗課題組 IJBM:生物基氣凝膠的多功能賦予及其協(xié)同優(yōu)化
2024-09-10  來源:高分子科技

  氣凝膠材料作為基礎性戰(zhàn)略前沿新材料,是國家重點發(fā)展的新材料之一�!吨泄仓醒雵鴦赵宏P(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》指出“應加強綠色低碳重大科技攻關(guān)和推廣應用,加快先進適用技術(shù)研發(fā)和推廣,推動氣凝膠等新型材料研發(fā)應用”。生物基氣凝膠因其原料來源廣泛、可環(huán)境降解、低成本等特點,在建筑節(jié)能、電子信息、分離吸附、催化以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域頗具應用潛力。然而,目前構(gòu)筑更具實際應用價值的多功能一體化生物基氣凝膠仍面臨諸多困難和挑戰(zhàn)。


圖1 生物基氣凝膠樣品及多功能特性


  江西理工大學張思釗副教授課題組提出通過超分子作用構(gòu)建殼聚糖/細菌纖維素氣凝膠納米網(wǎng)絡骨架,成功制備了一種耐濕熱、抗疲勞、阻燃防火、疏水防潮的殼聚糖/細菌纖維素雜化氣凝膠。所得氣凝膠表現(xiàn)出多功能于一體的性能特征,如高強度(可承受超過自重10676倍水瓶),低熱導率(在常壓常溫下低至22 mW m?1 K?1),以及出色的抗疲勞特性(經(jīng)10000次壓縮循環(huán),低應變條件下無塑性變形)。


圖2 不同應變場下生物基氣凝膠的微觀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)演變規(guī)律


  另一方面,氣凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的抗?jié)駸嵝院统杷匦裕ㄔ?0℃和85%相對濕度下,160 h處理后,吸濕率小于0.88%),優(yōu)異的熱沖擊特性(可承受至少200次?30℃和60℃間快速高低溫冷熱循環(huán)處理),以及良好的阻燃特性(0.6 s內(nèi)迅速自熄)。經(jīng)過疏水處理后,氣凝膠在3%應變條件下的壓縮應力高達0.223 MPa,相較于疏水前樣品增幅27%,實現(xiàn)了生物基氣凝膠疏水性能與力學性能的協(xié)同優(yōu)化。


圖3 高低溫冷熱循環(huán)條件下生物基氣凝膠的微觀形貌結(jié)構(gòu)演變


圖4 生物基氣凝膠隔熱性能評價及阻燃防火特性驗證


  上述研究成果以“Microstructural Evolution of Bio-Based Chitosan Aerogels for Thermal Insulator with Superior Moisture/Fatigue Resistance and Anti-Thermal-Shock”為題發(fā)表于International Journal of Biological Macromolecules上。江西理工大學國際創(chuàng)新研究院碩士研究生廖晏榕為論文第一作者,通訊作者是張思釗副教授。該項工作得到了江西省重點研發(fā)計劃、江西省自然科學基金、中國博士后科學基金等項目的資助。


  原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134681

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(責任編輯:xu)
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