主要观点总结
北京林业大学及其合作团队利用CNF和聚氨酯,通过创新气泡-冰双模板策略和MTMS化学气相沉积,成功制备出具有仿生富勒穹顶结构的纳米纤维素气凝胶材料。该材料具有低成本、超弹性、超疏水、超轻和超低导热率等特性,在保暖服装领域具有巨大应用潜力。
关键观点总结
关键观点1: 研究背景
极寒环境下保持人体热舒适度至关重要。纳米纤维素气凝胶材料虽具有可再生、低密度等优势,但成本、弹性和隔热性能等问题限制了其在保温材料领域的应用。
关键观点2: 主要研究成果
研究团队通过气泡-冰双模板策略和化学气相沉积,成功制备出具有富勒穹顶结构的纳米纤维素气凝胶材料。该材料展示了低成本、超弹性、超疏水、超轻和超低导热率等特性。其制备的超轻防寒服装表现出优异的保温性能,比商业保温填料更优越。
关键观点3: 材料制备过程
将CNF与WPU的水溶液混合,加入表面活性剂形成气泡模板,预冷冻形成冰晶模板,再冻干制得纳米纤维气凝胶材料。其中CNF作为支撑杆,PU作为柔性连接点,形成富勒穹顶结构。
关键观点4: 材料的性能特点
该气凝胶材料具有高孔隙率、超低密度、低导热率等特性。其富勒穹顶结构有效消散外部压缩应力,赋予材料优异的压缩回弹性。同时,多尺度孔隙提升了隔热性能。经过硅烷处理后,该气凝胶具有超疏水特性。
关键观点5: 应用前景
该气凝胶材料生产成本低,具有大规模制备能力,在保暖服装领域具有巨大应用潜力。其优异的保温效果,使得在极寒环境下能够保持温度稳定。
文章预览
研究背景 极寒环境保持人体热舒适度至关重要。纳米纤维素(CNF)气凝胶材料具有可再生、低密度等优势,但存在成本高、弹性差、隔热性能不佳等问题限制在保温材料领域应用。 近日, 北京林业大学 高强教授 、 李建章教授 、澳洲南昆士兰大学 宋平安教授 及其团队 利用CNF和聚氨酯,创新气泡-冰双模板策略,协同MTMS化学气相沉积,在CNF气凝胶中构建了以CNF为支撑杆、以聚氨酯作为连接点的仿生富勒穹顶结构 。该气凝胶材料展示出令人惊喜的低成本(22$/kg)、超弹性(100次压缩回复率91%)、超疏水(160.9°接触角)、超轻(4.1 mg cm -3 )、超低导热率(24 mW m -1 K -1 ,低于空气25mWm -1 K -1 ),用其制备的超轻防寒服装表现出比商业保温填料(鹅绒等)更优异的保温性能,在大规模生产保暖服装方面有巨大应用潜力。该成果以“Low-Cost Hyperelastic Fuller-Dom
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