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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。

通過結構設計和參數調控，具有復雜構型的氣凝膠能夠突破其力學性能極限。例如，彈簧氣凝膠可以自由變形，具有良好的拉伸、彎曲和扭轉彈性。線圈氣凝膠在1000%的拉伸應變下快速回彈，回彈率至少達到90%，其拉伸比可高達7000%，遠遠優于斷裂伸長率只有25%的線形氣凝膠。圖5.構型可編輯氣凝膠的應用。

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 k/Pa。

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模化的氣凝膠制備技術，也讓原本艱巨的任務變得更加困難

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。

具有低熱阻的碳基材料有利于冷卻電子設備，而具有高熱阻的氣凝膠則起到隔熱作用。然而，使用相同的材料實現熱傳導和隔熱是一項重大挑戰。近期，廈門大學張學驁教授、蔡偉偉教授、張宇鋒副教授研究采用溶劑熱法合成了石墨烯氣凝膠，高溫退火降低了石墨烯氣凝膠的熱阻。具有可調熱阻的彈性石墨烯氣凝膠使其具有隔熱和導熱的雙重功能成為可能。80%壓縮應變的石墨烯氣凝膠的熱阻比原始狀態低3.3倍。

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。

(a)未經處理的KF; (b) KF氣凝膠;(c) KF- PVA5和(d) KF-PVA5 - BGP10氣凝膠的SEM圖像;(e) KF、KF- PVA5和KF-PVA5 - BGP10氣凝膠的FTIR光譜;(f) BGP和KF-PVA5-BGP10氣凝膠的核磁共振譜;(g) KF和KF-PVA - BGP氣凝膠孔隙度;(h) BGP和KF-PVA5-BGP10氣凝膠的高分辨的N1sXPS光譜;

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。

CNF既可以作為交聯劑增強氣凝膠的柔韌性，又可以作為減輕氧化石墨烯納米片團聚的手段。因此，rGO/CNF氣凝膠表現出優異的EMI屏蔽性能，EMI SE約為33 dB, SSE為5759 dB cm3/g。單向孔隙還在徑向上提高了壓縮彈性。圖9.

石墨烯氣凝膠是一種由納米顆粒或者聚合物分子相互聚集而形成的三維多孔固體材料，以其密度低、電導率高、彈性好等優點受到廣泛關注。

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。

(a)復合材料光熱轉化過程示意圖,(b) cnc氣凝膠、A - CNC氣凝膠、A - CNC/STA-5EGaIn氣凝膠和A - CNC /STA-5EGaIn/MoS2氣凝膠的紫外-可見-近紅外反射光譜,(c) 1 kW m?2下A - CNC /STA-5EGaIn氣凝膠和A - CNC /STA-5EGaIn/MoS2氣凝膠的表面溫度變化曲線,(d) A - CNC /STA-5EGaIn氣凝膠在

三維(3D)多孔氣凝膠由于其低密度和高孔隙率而被設想為潛在的絕緣材料。其中常用的是陶瓷基氣凝膠和聚合物基氣凝膠。另一方面，聚合物氣凝膠比硅基氣凝膠具有更高的延展性，但其導熱系數通常高于空氣。目前隔熱材料通常用于降低建筑物的能源消耗。大多數商用產品在白天的熱導率低，絕緣性能差，太陽光反射率和熱發射率小。

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）。

目前，已經開發了幾種具有不同功能的氣凝膠纖維，與其他有機或無機氣凝膠纖維相比，PI氣凝膠纖維具有良好的耐溫性和優異的力學性能，在大范圍溫度下的熱管理紡織品中顯示出相當大的潛力。然而，目前所有策略都需要在紡絲后進行后處理，如超臨界干燥或冷凍干燥，以保持氣凝膠纖維的高度多孔結構，這是費時且成本高的。通過常壓干燥快速制備PI氣凝膠纖維仍然是一個巨大的挑戰。

(a)PP、PG、PGL5、PGL10、PGL15氣凝膠的壓縮應力-應變曲線；(b)PVA基材料的壓縮模量與之前報道結果的比較；(c)PGL15氣凝膠垂直壓力測試的數字圖像。 圖4. (a)氣凝膠的熱導率；(b)PP和PGL15氣凝膠在150℃板狀加熱器下加熱的紅外圖像。

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。

因此，開發具有高孔隙體積和低導熱系數的氣凝膠纖維是理想的用于個人隔熱和調節的熱調節材料。氣凝膠是一種具有多孔結構和大表面積的材料。近年來，氣凝膠纖維作為理想的高多孔性絕緣纖維的出現引發了大量的研究，產生了各種氣凝膠纖維的設計和生產。由氣凝膠纖維編織的織物具有優異的性能，如優異的透氣性和隔熱性。

，表明本研究所制備氣凝膠具有廣闊的應用前景。