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02成果掠影 近期，天津大學封偉教授課題組采用水熱還原和原位焊接的實驗方法，成功制備了一種超彈性聚酰亞胺纖維/石墨烯氣凝膠（PINF/GA），系統性地研究了該復合氣凝膠的微觀結構、力學性能和導熱性能，并通過簡便的方法將其應用于柔性觸覺傳感陣列，測試了其對未知物體形貌和溫度同時感知的能力。

03圖文導讀圖1.兩次凝膠化策略制備可編輯的高強氣凝膠設計示意圖。TC策略保證了所制備的ANF-PVA (AP)氣凝膠既具有高韌性，又具有構型編輯能力。所得特殊構型產物能夠突破氣凝膠的性能限制，大大拓展氣凝膠的應用領域。(圖1)圖2. 兩次凝膠化過程及機理研究。

(a) rGO/LDC氣凝膠制備工藝示意圖，碳化前(b)和碳化后(f)不同形狀的氧化石墨烯/木質素多孔復合泡沫(rGO/LDC氣凝膠)的數碼照片，(c, d, e) GO/木質素復合泡沫和(g, h, i) rGO/LDC氣凝膠的橫向SEM圖像，(j)提出了rGO/LDC氣凝膠具有橫向入射波的電磁干擾屏蔽機理，(k) SSE/t作為典型屏蔽材料密度的函數。

02成果掠影 近期，香港科技大學Jang-Kyo Kim聯合香港理工大學沈曦教授在隔熱氣凝膠材料方面的研究取得新進展。該團隊采用單向冷凍鑄造技術制備了各向異性氮化硼納米片(BNNs)/聚乙烯醇復合氣凝膠。

通常，氣凝膠纖維是通過噴絲管擠出、溶膠-凝膠轉變和超臨界/冷凍干燥工藝制備的。溶膠-凝膠過程對于形成典型的三維多孔氣凝膠結構至關重要。制備連續氣凝膠纖維存在溶膠-凝膠過渡和干燥兩個主要障礙。高性能氣凝膠纖維的高通量制備面臨以下挑戰：(1)實現紡絲溶液的快速動態溶膠-凝膠轉變；(2)構建高強度凝膠骨架并有效避免骨架在干燥過程中坍塌。

傳統的透明二氧化硅氣凝膠可以實現白天比環境溫度高25℃的強勁太陽能加熱和夜間7℃的低于環境的冷卻。該研究指導了對二氧化硅氣凝膠熱管理行為的全面理解，并通過調整二氧化硅氣凝膠的光學和導熱性能，導致二氧化硅氣凝膠的ODTM應用。

1931年，Samuel Stephens Kistler發現了第一個氣凝膠，即SA。Kistler的方法也適用于其它氣凝膠的制備，如氧化鋁、氧化鎢、氧化鐵、氧化錫、酒石酸鎳、纖維素、硝酸纖維素、明膠、瓊脂、橡膠氣凝膠等。然而，這一過程繁瑣且耗時，直到1968年S. J. Teichner及其同事重新發現氣凝膠后，人們才對氣凝膠領域產生了興趣。

所得水泥氣凝膠的質量密度僅為0.015 g cm?3。合成的水泥氣凝膠在剛度(315.65 MPa)和韌性(14.68 MJ m?3)方面表現出超高的力學性能。水泥氣凝膠內部具有多尺度孔隙的高孔隙結構極大地抑制了傳熱，從而實現了超低導熱系數(0.025 W/(mK))。此外，無機C-A-S-H納米顆粒在水泥氣凝膠中形成防火屏障，具有良好的阻燃性（極限氧指數高達46.26%，UL94-V0）。

而傳統的纖維素基管狀氣凝膠制備方法，如模板法、引入無機管狀材料等，較為復雜，對材料綜合性能影響較大。因此，尋找一種天然的、可回收的、可持續的管狀生物基原料作為纖維素基氣凝膠的基地材料是一條新的途徑。

首次以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、乙基三甲氧基硅烷(ETMS)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)為原料制備透明聚甲基硅氧烷(PMSQ)、聚乙烯基硅氧烷(PESQ)和聚乙烯基硅氧烷(PVSQ)氣凝膠。由于交聯密度低，硅烷醇殘留濃度低，并且網絡中有豐富的有機基團，這些氣凝膠具有非常強的抗壓縮彈性。

總結：該文提出了一種混合-紡絲輔助冷凍鑄造（BSFC）策略，將顆粒改性碳纖維加入石墨烯氣凝膠中，以實現機械強化和功能增強。這種方法為創造可定制的多材料、多尺度結構石墨烯氣凝膠提供了極大的自由度。例如，我們制造了碳化硅顆粒改性碳纖維增強石墨烯（SiC/CF-GA）氣凝膠。所制備的氣凝膠具有超輕、高彈性、抗疲勞壓縮（50%應變下1000次循環）等優異性能。

(a) STA-5EGaIn/MoS2的制備工藝,(b) 烷基化碳納米管氣凝膠,(c) A- CNC /STA-5EGaIn/MoS2氣凝膠。 圖2.

來源 | Advanced Materials 01背景介紹 極端環境（如深空和深海）對氣凝膠材料的熱防護性能提出了更高要求：一方面，氣凝膠需兼具超低熱導率（< 20 mW m -1K -1）和優異力學性能（高剛性、高柔性、超彈性等）；另一方面，需突破低成本和易規?；?em>氣凝膠制備技術，也讓原本艱巨的任務變得更加困難

氣凝膠是一種多孔材料，由具有空氣-氣相的微孔固體組成。獨特的互連網絡結構具有密度低、比表面積大等顯著特點，在電磁波衰減和隔熱方面發揮著關鍵作用。李及其同事制備了一種具有相當大的電磁波衰減和隔熱性能的有機-無機氣凝膠型材料。梁等人通過將MXene和石墨烯相結合，制備了一種混合氣凝膠，達到了令人印象深刻的效果。

特別是制備的PGL氣凝膠的熱釋放量降低了55.4%，煙釋放量降低了54.3%，極限氧指數達到31%。此外，LDHs還增強了與PVA/EGO的界面，從而改善了疏水性能。靜電吸附作為一種簡便的生產工藝為滿足PVA氣凝膠的抗壓、阻燃、隔熱、抑煙等要求奠定了基礎。

特別是，聚酰亞胺、酚醛、芳綸等有機氣凝膠由于其低密度而非常有利，其中具有高炭產率的酚醛樹脂氣凝膠(PRA)作為一種有能力的燒蝕劑很受歡迎，為了在高機械應力和高熱載荷條件下獲得更好的力學性能，必須用堅韌的纖維對脆弱的氣凝膠進行加固。由于具有優異的熱穩定性和機械性能，廣泛選擇碳纖維、石英纖維(QF)和莫來石纖維與PRAs結合制成熱防護復合材料。

例如，我們制造了碳化硅顆粒改性碳纖維增強石墨烯（SiC/CF-GA）氣凝膠。所制備的氣凝膠具有超輕、高彈性、抗疲勞壓縮（50%應變下1000次循環）等優異性能。同時，增強的彈性激發了 SiC/CF-GA 氣凝膠的有效應變傳感能力，其靈敏度高達13.8 kPa -1。由于加入了碳化硅顆粒，氣凝膠的介電性能可調，因此具有寬帶（8.0 GHz）有效電磁波衰減性能。

，表明本研究所制備氣凝膠具有廣闊的應用前景。

碳化硅氣凝膠材料不僅具有優良隔熱性能，而且相較于其他成分的氣凝膠具有耐腐蝕，抗高溫，不易氧化的特點，是一種安全穩定的環保材料。但氣凝膠質地蓬松，所以其大規模應用受制于其強度的缺乏。構建碳化硅氣凝膠復合材料不僅可以確保一定隔熱性能，也可以使力學性能得到保證。

纖維素基氣凝膠除了具有傳統氣凝膠的優點外，還具有生物相容性、環境友好性和可生物降解性，是最豐富的天然可再生資源，是一種受歡迎的可持續保溫材料。盡管許多研究取得了令人滿意的結果，但提高纖維素基氣凝膠的機械強度、熱穩定性和多功能性仍然是一個挑戰。對不同制備方法的纖維素氣凝膠進行了一些研究報道，但在上述研究中，纖維素氣凝膠的功能僅限于保溫，而纖維素固有的低導電性限制了其作為多功能氣凝膠的應用。