華仿木氣凝膠可替隔熱材料

氣凝膠具有高比表面積、高空隙率等特殊的微觀結構特點，化學性能穩定、導熱系數低、耐高溫、使用溫度範圍廣、壽命長。近年來，中國、美國、歐洲等國家的研究人員通過改進氣凝膠製備工藝，開發出生物質基氣凝膠等多種新型氣凝膠。

日前從中國科學技術大學獲悉，該校團隊研製出一種仿木氣凝膠，它可以承受一千三百攝氏度高溫的火焰，並且至少在二十分鐘內不被燒透。這是一種利用天然生物質和天然礦物為原料、具有優良隔熱和耐火性能的純天然材料仿木氣凝膠。

木材作為使用歷史悠久的建築、建材、家具、地板主要用材，與環境相和諧一致的優秀特質，在改善室內微小氣候方面，也非常大的改善作用。研究人員指出，木材是一種用途廣泛的材料和豐富的資源，具有低密度、低導熱、良好的機械性能和可持續性等特性，已被廣泛使用了數千年。

近年來，基於對木結構的認識，各種具有獨特物理性能和廣泛應用的仿木材料也被開發出來，其中，具有優良保溫性能的氣凝膠是最重要的研究課題之一，但存在諸多限制。因此，為解決目前材料的不可持續性問題，開發低成本、低能耗、環保的新型構築基元將對仿木氣凝膠的發展起到至關重要的作用。中國科技技術大學的研究人員通過表面化學調控方法，實現了在溫和條件下活化微米尺度的木屑顆粒表面，從而暴露出纖維素納米纖維，並成功構建了強韌耐用的仿木氣凝膠。

具體來說，通過巧妙的表面化學調控方法，成功實現了在溫和條件下活化微米尺度的木屑顆粒表面，從而暴露出纖維素納米纖維。這些顆粒表面的納米纖維顯著增強了顆粒之間的相互作用，結合單向冷凍技術成功構建了強韌耐用的仿木氣凝膠。這種氣凝膠有着與天然木材類似的取向通道結構，可以大大降低氣凝膠的熱導率，優於現有纖維素基氣凝膠材料和各類商用海綿。同時，加入天然粘土納米片使得這種氣凝膠的耐火性能也有了很大的改善，可以承受一千三百攝氏度高溫的火焰，並且至少在二十分鐘內不被燒透。

研究人員認為，這種全天然仿木氣凝膠的隔熱和防火性能均優於天然巴沙木和大多數商業海綿，有望成為現有商業隔熱材料的理想替代品。此外，其天然的原料來源和低能耗低排放的製備工藝使得這種氣凝膠具有良好的生物降解性和可持續性，從而可以減少隔熱材料在生產、使用和廢棄過程中對環境的負面影響。

美 子