通过磷酸化纤维素纳米纤维改性的机械弹性、疏水性和隔热性能优异的硅复合气凝胶的简便合成方法

《Journal of Applied Polymer Science》：Facile Synthesis of Mechanical Elastic, Hydrophobic, and Thermal Insulation Silicon Composite Aerogel Enhanced by Phosphorylated Cellulose Nanofibril

硅基气凝胶通过常压干燥法制备并增强其机械性能与疏水性，具有高压缩强度（222kPa）、优异油水分离能力（15g/g吸附）和200°C以上隔热性能，应用前景广阔。

　　

摘要

作为先进的热绝缘材料，基于硅的复合气凝胶在从航空航天到交通运输等多个应用领域都具有广阔的前景。然而，在室温下制备气凝胶材料的复杂工艺具有挑战性，这限制了它们的实际应用。在这项研究中，通过常压干燥方法成功制备了一种轻质且具有机械弹性的基于硅的气凝胶（DMF-P），该气凝胶通过添加磷酸化纤维素纳米纤维得到了增强。所得气凝胶表现出优异的机械性能：在80%的应变下具有222 kPa的高压缩强度，并且在100次加载循环后仍能保持90%的强度。这种增强效果归因于磷酸化纤维素纳米纤维与硅氧烷基质之间形成的更强氢键。此外，DMF-P气凝胶还具有良好的疏水性能和油水分离能力，这体现在其较高的接触角（144.7°）以及对油基溶剂的优异吸附能力（15 g/g）。值得注意的是，DMF-P气凝胶具有出色的隔热性能，在300°C的恶劣热条件下持续15分钟后，其隔热温度仍能保持在200°C以上。本文提出的方法为制备高性能气凝胶材料提供了一条新的途径，为同时需要机械性能和隔热性能的应用领域提供了有前景的候选材料。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。