气凝胶材料在线
随着城市化进程的不断加速和大众生活质量的不断提高，建筑能耗损失严重，而围护结构的能耗占总建筑总能耗的70%以上，导致能源危机日益加剧。人们对绿色节能建筑的需求正在增长，迫切需要解决建筑能耗大的问题。目前，传统玻璃（单层、夹层等）的导热系数较大，采用气凝胶颗粒填充双层玻璃透光度差，隔热保温效果也有限，因此透明、柔性气凝胶材料受到了国内外学者的广泛关注。
基于此，南京工业大学仲亚副教授课题组采用溶胶-凝胶工艺以及CO2超临界干燥技术制备了透明、柔性纤维素/二氧化硅复合气凝胶薄膜材料，其兼具高透光率、阻燃性、可加工和隔热性能等。相关研究成果以“Transparent, flame retardant and machinable cellulose/silica composite aerogels with nanoporous dual network for energy-efficient buildings”为题发表在SCI一区Cellulose期刊上。
原文链接：
https://doi.org/10.1007/s10570-024-06058-6.
图1. 纤维素/二氧化硅复合气凝胶制备流程和合成机理图
首先采用离子液体溶解棉桨制备出纤维素块/薄膜凝胶，然后浸入共前驱体（TEOS/MTES）中，通过溶胶-凝胶工艺和CO2超临界干燥技术制备出纤维素/硅复合气凝胶块体/薄膜。依据不同配比，将制备的纤维素气凝胶和纤维素/二氧化硅复合气凝胶样品命名为CA、CAS1、CAS2、 CAS3、CAS4和CAS5。
图2. (a) 不同二氧化硅含量的气凝胶样品的SEM；插图：相应的微距数码照片（厚度为3 mm）； (b) 具有代表性的CAS4的EDS元素图谱图像
图3.(a) CA和CAS样品FTIR光谱; (b) CA和代表性CAS4的XRD谱图; (c) CA和代表性CAS4的XPS光谱; (d-f) C1s、O1s和Si2p的高分辨率XPS光谱; (g) CA和CAS样品的TG曲线; (h) CA和CAS样品的DSC曲线; (i) CA和CAS样品导热系数与表观密度的关系
图4. (a) 不同气凝胶样品（厚度为3 mm）的可见光透光率曲线，(b)不同厚度(0.5 ~ 5mm)的CAS4的透光率曲线，(c)不同厚度(0.5 mm/1mm/2mm/3mm/5mm)的CAS样品照片
图5.(a) CAS4的弯曲试验(0.5 mm)；(b) CAS试样压缩测试的应力-应变曲线；(c) CA与CAS4的拉伸试验(插入照片：厚度为1mm的CA)；(d) 加工性能优异的不同形状CAS4试样，(e, f, g) CAS试样的压缩、拉伸和弯曲机理
图6.(a) CA的燃烧过程；(b)所选CAS4的燃烧过程；(c)纤维素/二氧化硅复合气凝胶的阻燃过程及机理
图7.实验室放大样品和优异的隔热保温效果
南京工业大学材料科学与工程学院仲亚副教授为本论文的通讯作者，课题组硕士生孙静为论文的第一作者。
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