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  氣凝膠是由納米結構或分子鏈自組裝而成的開放多孔固體材料，它們的孔隙中充滿了大量的空氣介質，具有低體積密度、高孔隙結構、大比表面積、低導熱系數等物理特征，在隔熱保溫領域具有重要的應用潛力。RF、PU、PI等有機氣凝膠比無機氣凝膠機械強度高，可成型性更好，但其合成工藝較復雜，加工過程使用到的有毒溶劑和原材料在環境中難降解，易造成環境污染等問題。天然聚合物制備的生物質氣凝膠不涉及使用有毒化學品和復雜的化學合成過程，表現出豐富的多孔結構、較好的隔熱性能和可擴展的化學功能。可再生的天然聚合物資源豐富，價格低廉，發展以天然聚合物為基礎的生物質氣凝膠替代石油衍生物制備有機氣凝膠是近年來氣凝膠材料發展的一個重要方向。

  最近，中南大學化學化工學院蔣崇文教授課題組通過水熱法合成高長徑比的羥基磷灰石納米棒（HANRs）對海藻酸鈉氣凝膠的物理結構進行增強，結合硼酸化學交聯和冷凍干燥得到HANRs/SAB復合氣凝膠（圖1）。其中，納米棒狀結構HANRs中鈣離子和海藻酸鈉的羧基形成第一層靜電結合力，而硼酸化學交聯海藻酸鈉形成第二層化學結合力（圖2）。HANRs/SAB的模量和最大壓縮強度分別為2.39 MPa和0.75 MPa，而體積密度僅為0.038-0.068 g·cm^-3。HANRs/SAB表現出最佳導熱系數為35.15 mW·m^-1·K^-1（圖3）。此外，HANRs/SAB表現出突出的阻燃性能，不僅有較低的熱釋放率（12.88 kW·m^-2）和總熱釋放量（3.19 MJ·m^-2）外，還有較低的煙氣釋放量（11.3 m²·m^-2）。基于雙交聯策略的低成本生物質聚合物復合氣凝膠在隔熱阻燃領域具有廣闊的應用前景。該工作以“Thermal Insulation and Flame Retardancy of the Hydroxyapatite Nanorods/Sodium Alginate Composite Aerogel with a Double-Crosslinked Structure”為題發表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。

 圖1. HANRs/SAB氣凝膠的制備工藝形貌和性能特征。

圖3. SAB氣凝膠和HANRs/SAB(0.5)、HANRs/SAB(1)、HANRs/SAB(2)的體積密度和熱導率(a)。HANRs/SAB氣凝膠與已報道的生物聚合物氣凝膠材料的導熱系數比較(b). SAB氣凝膠與HANRs/SAB(1)的紅外熱像圖 (c). SAB氣凝膠與HANRs/SAB復合氣凝膠在熱板上(T = 100℃)的冷面溫度隨時間的變化情況(d)。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c12254