具有从大压缩应变中快速恢复形状的超弹性气凝胶对于许多应用来说是非常需要的，例如服装隔热、高灵敏度传感器和油污染物去除。超弹性纤维素纳米纤维 (CNF) 气凝胶的制造具有挑战性，因为 CNF 可以组装成非弹性片状细胞壁。最近，加拿大不列颠哥伦比亚大学团队提出了一种双冰模板组装 (DITA) 策略，该策略可以通过极低温冷冻 (–196 °C) 控制 CNF 组装成亚微米纤维，进而组装成具有相互连接的亚微米纤维的弹性气凝胶。
图1 a) 常规和 b) 超弹性纤维素纳米纤丝气凝胶的组装过程示意图。在–20 °C 下的一步冰模板组装工艺用于制造传统的 CNF 气凝胶，显示 c) 具有膜状细胞壁的蜂窝状多孔结构和 e) 压缩后没有形状恢复；在–196 °C 和–20 °C 下进行双冰模板组装 (DITA) 工艺以制造超弹性 CNF 气凝胶，显示 d) 具有互连亚微米纤维细胞壁的蜂窝状多孔结构和 f)沿轴向压缩后瞬时形状恢复纵向。
微米纤维通过冷冻冷冻 (-20 °C) 和冷冻干燥。来自 DITA 工艺的 CNF 气凝胶表现出各向同性的超弹性行为，即使在极冷的液氮环境中，也可以沿纵向和横截面从超过 80% 的压缩应变中恢复。弹性 CNF 气凝胶可以通过有机硅烷的化学气相沉积轻松改性，表现出超疏水性（164° 水接触角）、高吸液性（氯仿吸收能力为 489 gg-1）、自清洁、隔热（0.023 W (mK) )−1) 和红外屏蔽特性。这种新的 DITA 策略提供了一种基于生物基纳米材料的超弹性气凝胶的简便设计，并且衍生的高性能多功能弹性气凝胶有望用于广泛的应用。
相关论文以题为Multifunctional Superelastic Cellulose Nanofibrils Aerogel by Dual Ice-Templating Assembly发表在《Advanced Functional Materials》上。通讯作者是加拿大不列颠哥伦比亚大学Feng Jiang教授。
参考文献：
doi.org/10.1002/adfm.202106269
原文刊载于【高分子材料科学】公众号
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