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        具有從大壓縮應變中快速恢復形狀的超彈性氣凝膠對于許多應用來說是非常需要的,例如服裝隔熱、高靈敏度傳感器和油污染物去除。超彈性纖維素納米纖維 (CNF) 氣凝膠的制造具有挑戰性,因為 CNF 可以組裝成非彈性片狀細胞壁。最近,加拿大不列顛哥倫比亞大學團隊提出了一種雙冰模板組裝 (DITA) 策略,該策略可以通過極低溫冷凍 (–196 °C) 控制 CNF 組裝成亞微米纖維,進而組裝成具有相互連接的亞微米纖維的彈性氣凝膠。

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        圖1 a) 常規和 b) 超彈性纖維素納米纖絲氣凝膠的組裝過程示意圖。在–20 °C 下的一步冰模板組裝工藝用于制造傳統的 CNF 氣凝膠,顯示 c) 具有膜狀細胞壁的蜂窩狀多孔結構和 e) 壓縮后沒有形狀恢復;在–196 °C 和–20 °C 下進行雙冰模板組裝 (DITA) 工藝以制造超彈性 CNF 氣凝膠,顯示 d) 具有互連亞微米纖維細胞壁的蜂窩狀多孔結構和 f)沿軸向壓縮后瞬時形狀恢復縱向。

        微米纖維通過冷凍冷凍 (-20 °C) 和冷凍干燥。來自 DITA 工藝的 CNF 氣凝膠表現出各向同性的超彈性行為,即使在極冷的液氮環境中,也可以沿縱向和橫截面從超過 80% 的壓縮應變中恢復。彈性 CNF 氣凝膠可以通過有機硅烷的化學氣相沉積輕松改性,表現出超疏水性(164° 水接觸角)、高吸液性(氯仿吸收能力為 489 gg-1)、自清潔、隔熱(0.023 W (mK) )?1) 和紅外屏蔽特性。這種新的 DITA 策略提供了一種基于生物基納米材料的超彈性氣凝膠的簡便設計,并且衍生的高性能多功能彈性氣凝膠有望用于廣泛的應用。

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        相關論文以題為Multifunctional Superelastic Cellulose Nanofibrils Aerogel by Dual Ice-Templating Assembly發表在《Advanced Functional Materials》上。通訊作者是加拿大不列顛哥倫比亞大學Feng Jiang教授。

        參考文獻:
        doi.org/10.1002/adfm.202106269

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