發(fā)布時(shí)間： 2021/04/06 發(fā)布人：蘇州卓納納米技術(shù)有限公司
氣凝膠大家肯定不陌生。它是世界上最輕的固體之一，目前最輕的全碳?xì)饽z的密度僅為空氣密度的1/6，所以也被叫做“固態(tài)煙”或“凍住的煙“。由于具有高孔隙率、隔熱保溫能力和超高承受能力，氣凝膠在能源、催化、服裝、航空航天和國防軍工領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景。
例如，引人矚目的”祝融號(hào)”火星車上便裝載了我國航天科工三院306所研發(fā)的氣凝膠材料，以對(duì)抗火星”冰火兩重天”的溫度考驗(yàn)。其中，耐高溫納米氣凝膠隔熱組件用于阻隔著陸發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高達(dá)1200℃的高溫?zé)崃?，保護(hù)著陸平臺(tái)的正常功能；而耐低溫納米氣凝膠組件則用于”祝融號(hào)”火星車的表面，這樣能夠確?；鹦擒囋?130℃的環(huán)境正常工作。
通常，氣凝膠的制備過程分為兩步：先制備果凍狀的水凝膠，然后通過冷凍干燥或超臨界干燥等技術(shù)手段得到氣凝膠。比如，纖維素納米纖維（CNF）氣凝膠的制備，需要先將納米纖維素分散在水中，然后進(jìn)行冷凍干燥數(shù)天。然而，這些干燥處理技術(shù)往往耗能高或耗時(shí)較長，需要特殊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從而大大增加了氣凝膠的制造成本，并阻礙了其大規(guī)?；瘧?yīng)用。因此，探索新的綠色環(huán)保、低成本且高效的方法以大規(guī)模制備氣凝膠材料具有十分重要的科學(xué)意義。
近日，瑞典皇家理工學(xué)院 Lars W?gberg 、 Goksu Cinar Ciftci 和 Jowan Rostami等人開發(fā)出一種新穎的、低成本且可持續(xù)的技術(shù)路線，只需要借助廚房冰箱冷凍層，通過丙酮（和酸）溶劑交換和空氣干燥等簡單程序，便可以輕松制備出CNF氣凝膠 ，從而避免了高耗能的冷凍干燥和超臨界干燥等復(fù)雜的方法！所制備的CNF氣凝膠不僅表現(xiàn)出較高的比壓縮模量（26.8±6.1 kPa m3 kg-1），良好的濕回彈性（80-90%），有利的比表面積（90 m2 g-1），還具有可調(diào)的密度（2-20 kg m-3）。
同時(shí)，CNF氣凝膠的這些獨(dú)特優(yōu)勢為MOF的原位生長提供了理想的基底，可以通過簡單的水系仿生共組裝方法，將蛋白質(zhì)功能化的MOF固定在CNF氣凝膠中以制造堅(jiān)固和低密度的生物功能性材料。相比純CNF氣凝膠，所制備的CNF/MOFs混合氣凝膠的表面積（810 m2 g-1）增加了九倍，同時(shí)保留了濕穩(wěn)定性和附加的蛋白質(zhì)生物功能，在藥物釋放和3D生物測定平臺(tái)等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。研究成果以“Hierarchical build-up of bio-based nanofibrous materials with tunable metal–organic framework biofunctionality”為題，發(fā)表在材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《Materials Today》上。