氣凝膠是高度多孔的固體材料，其中分散相是氣體，擁有超低密度，高表面積等特點。近年來。貴金屬（例如金，銀或鉑）氣凝膠作為一類新興的功能性氣凝膠材料，吸引了科研工作者的廣泛關注。貴金屬氣凝膠結合了貴金屬和氣凝膠的特性，具有優異的導電性，高穩定性，豐富的活性位點和高效的電子傳輸通道等特性，在可拉伸電子學，催化，等離激元和散熱等領域具有應用價值。現有的貴金屬氣凝膠制備方法包括脫合金法，燃燒法，模板法和溶膠-凝膠法等。但是，這些方法具有制備時間長、制備溫度高、雜質多和結構不易控制等缺點。因此，迫切需要開發一種簡單有效的制備方法。
凝膠理論認為當納米材料（即納米線，納米片或納米管）在溶劑中的濃度達到一定水平，它們相互觸碰和“鏈接”的機會變高，并可能觸發形成膠凝。遵循該凝膠形成理論，該團隊設計了原位合成銀納米線（AgNW）制備銀凝膠的方法，通過直接加熱配置的硝酸銀/乙二醇/氯化鐵溶液，將硝酸銀還原為銀納米線，并獲得銀納米線凝膠。該反應中，乙二醇的作用是溶劑和還原劑。氯化鐵的作用是催化劑，加快還原速度并選擇性合成納米線。硝酸銀的濃度較高時，有利于凝膠的形成。如圖1所示，在150°C直接加熱硝酸銀溶液60分鐘后，通過冷凍干燥，獲得了AgNW氣凝膠。該AgNW氣凝膠具有高度多孔的結構，密度可低至10.7 mg /cm3，在空氣中具有良好的穩定性，并擁有出色的導電性和較好的機械性能。當氣凝膠的密度為24.3 mg / cm3時，，電導率為2.1×105 S / m，與傳統懸浮液冷凍澆鑄法制備的AgNW氣凝膠相比，此氣凝膠的電導率和楊氏模量顯著提高，分別為相應值的126倍和4.6倍。
圖1. 硝酸銀溶液在150°C加熱60分鐘后形成了凝膠，冷凍干燥后獲得了銀納米線（AgNW）氣凝膠。
為了提高該氣凝膠的彈性，將其和硅橡膠（PDMS）復合，制備了AgNW / PDMS氣凝膠復合材料，如圖2所示。該復合材料具有高的電導率的、出色的彈性，壓縮后的回彈速率可達7.2 米/分鐘。另外，該氣凝膠復合材料能感知外部的壓力，即形變能引起電阻變化，能應用于振動傳感器領域。
圖2. a，b）AgNW/PDMS氣凝膠復合材料的SEM圖片，樣品的密度為40.2 mg/cm3；（c）應力釋放后，壓縮的AgNW/PDMS氣凝膠復合材料的反彈過程的圖片;（d）10個加載和卸載循環下的應力-應變曲線；（e）加載和卸載循環中應變為80％時的壓縮應力（黑色正方形曲線）和彈性能的百分比（藍色正方形曲線）。
總之，該原位合成制備銀納米線氣凝膠的方法較簡單，可大量生產，導電和力學性能大幅提高，這些優勢可能引起人們較大的興趣，也能為其它金屬氣凝膠的原位合成制備提供借鑒意義。
以上工作發表在Nanoscale (DOI: 10.1039/d0nr03958f)上。論文的第一作者為澳大利亞皇家墨爾本理工大學工程學院黃舒博士，共同通訊作者為澳大利亞皇家墨爾本理工大學工程學院楊杰教授與黃舒博士，合作者包括南京工業大學土木工程學院馮闖教授等。
論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nr/d0nr03958f#!divAbstract
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