棕榈油固体脂肪含量对淀粉-面筋模型面团微观结构与结晶度的影响机制研究

针对传统气凝胶在环境修复中存在的脆性大、吸油率低及高粘度原油分离困难等问题，研究人员通过细菌纤维素(BC)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和羟基化碳纳米管(HCNT)的软硬协同策略，开发出兼具电热/光热效应的超疏水气凝胶。该材料具有定向层状多孔结构，在pH 1-13环境下保持153°接触角，对二氯甲烷吸附量达112 g/g，并能通过毛细管锁定保留96%吸附物。其光热(117.7°C)和电热(126.7°C)性能实现高粘度原油的高通量连续分离(最高8.15×104 kg·m?3·h?1)，为复杂油水分离提供了创新解决方案。

　　

随着工业活动加剧，原油泄漏和含油废水对生态系统造成严重威胁。传统分离技术如膜过滤、化学絮凝等存在效率低、二次污染等问题，而常规气凝胶又面临脆性大、疏水性不稳定等挑战。特别是高粘度原油在低温下流动性差，现有材料难以有效分离。

广东工业大学的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表研究，创新性地将细菌纤维素(BC)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和羟基化碳纳米管(HCNT)通过软硬协同策略结合定向冷冻技术，制备出多功能超疏水气凝胶。该材料通过MTMS水解形成的Si-OH与BC纤维网络交联增强力学性能，未水解的Si-CH₃基团赋予持久超疏水性，HCNT则构建高效热传导网络。研究采用扫描电镜、接触角测试、光热/电热转换实验等方法，系统评估了材料的结构与功能特性。

【形态与结构】部分显示，定向冷冻形成的层状多孔结构使气凝胶在25%应变下可承受250次压缩循环。SEM证实HCNT均匀分散在BC纤维网络中，FTIR显示MTMS与BC通过Si-O-C键形成稳定交联。

【超疏水性能】研究表明，材料在pH 1-13极端条件下仍保持153°接触角，经严重磨损后接触角仍>150°。这归因于MTMS提供的低表面能Si-CH₃基团和分级粗糙结构。

【吸附与分离】部分显示，材料对二氯甲烷吸附量达112 g/g，通过毛细管锁定保留96%吸附物。在1太阳光照射下表面温度达117.7°C，电热条件下达126.7°C，使高粘度原油分离通量分别达到4.47×10⁴和8.15×10⁴ kg·m^?3·h^?1。

结论表明，该研究通过"有机-无机"杂化策略成功解决了纤维素气凝胶机械强度不足、疏水性不稳定的核心问题。HCNT构建的三维导热网络使材料具备快速响应能力，定向孔结构则实现了优异的油保留性能。这种可规模化制备的多功能气凝胶为海洋原油泄漏治理提供了新思路，其"光热-电热"双模式驱动特性尤其适用于极端环境下的应急处理。研究不仅推动了生物基材料在环境修复中的应用，也为多功能界面材料设计提供了理论参考。