阻燃纳米二氧化硅气凝胶的仿生制备进展

摘要l自然界中的稻秆是一种二氧化硅（SiO2）／纤维素的纳米复合材料,SiO2与纤维素在纳米尺度的复合,使稻秆质轻和刚柔并具。效仿天然植物复合材料的构筑原理,纳米纤维素模板法仿生制备轻质阻燃材料纳米二氧化硅气凝胶。综述了二氧化硅的仿生制备、二氧化硅气凝胶的制备,探讨了仿生制备的轻质阻燃材料纳米二氧化硅气凝胶的应用前景。     

纤维素气凝胶的制备与应用研究进展

天然纤维素是一种自然界分布广、储量大的绿色材料.以纤维素为基体,采用冷冻干燥等技术制备的纤维素气凝胶不仅具有二氧化硅气凝胶的三维结构特征,同时还具有生物相容性、生物降解性、吸附性等优异特性.本文从纤维素气凝胶不同的原料及制备工艺出发,综述了纳米纤维素气凝胶、细菌纤维素气凝胶、再生纤维素气凝胶和纤维素衍生物气凝胶的特点、...     

纳米纤维素构建超疏水材料研究进展

纳米纤维素表面富含活性羟基,具有高度的亲水性和吸水性,这在很大程度上成为影响纳米纤维素在工业上大规模应用的主要因素。对纳米纤维素表面的活性羟基进行化学修饰提高其疏水性,日益成为国内外学者研究的热点。本文在简要阐述超疏水材料基本特征和制备方法的基础上,对比了不同超疏水材料制备方法 (模板法、喷涂法、沉积法、刻蚀法)的优劣,重点介绍了国内外学者利用纳米纤维素构建超疏水材料(气凝胶、纸张、涂层、薄膜等)在生物医学、造纸工业、油水分离、食品包装、储能材料等不同领域的研究进展,归纳并分析了目前纳米纤维素构建超疏水材料在改性方式和性能提升等方面仍存在的问题,同时指出了纳米纤维素构建超疏水材料未来将朝着过程无污染化、工艺简化、稳定性优化等方向发展。     

基于石墨烯气凝胶及相变微胶囊的相变复合材料的研究

通过水热法制备石墨烯气凝胶。通过Pickering乳液法制备相变微胶囊,并按照一定比例与弹性聚合物乳液制备成混合液体。通过真空浸渍法,将石墨烯气凝胶与混合液液体进行复合,得到一种以石墨烯气凝胶作为导热骨架,弹性聚合物作为弹性组分,相变微胶囊作为储能组分的相变复合材料,采用光学显微镜、激光粒度仪和示差扫描量热仪等测试材料的储热性能和热学性能。结果表明,在保持原有储热性能的基础上,改善了普通相变材料易变形泄露和导热性能等问题,有望在生产生活中得到广泛应用。     

纤维素气凝胶材料的研究进展

气凝胶是一种具有纳米结构的多孔材料,其孔隙率高达90%以上,密度最低可至0.001 g/cm3,是目前世界上最轻的固体材料之一。它明显不同于孔洞结构在微米和毫米级的多孔材料,具有极大的比表面积。这种独特的结构赋予其许多优良的性能,在许多领域有着广泛的应用前景。纤维素气凝胶材料包括天然纤维素气凝胶、再生纤维素气凝胶和复合纤维素气凝胶,其具有多孔结构及良好的模板特性,在传感器、药物释放等方面具有潜在的应用前景。     

窑洞建筑气凝胶复合保温材料制备表征研究

为了解决常规纤维素气凝胶物理性能不足的问题,提高保温材料隔热性能,利用TiO2纳米颗粒对纤维素气凝胶实施改性处理,制备TiO2/纤维素气凝胶复合保温材料,并从微观形貌、力学性能和导热性能三个方面对该材料加以表征。经实验发现,TiO2/纤维素气凝胶复合保温材料的压缩强度和弹性模量均显著优于单纯纤维素气凝胶,且热导率系数符合现行国家标准,可用于窑洞建筑的保温设计。     

纳米复合相变材料的制备和应用研究综述

交叉使用纳米技术和相变储能技术,可以制备出一系列具有多种优良性能的纳米复合相变材料,成果可用于建筑工程、航空航天、微电子温度控制等诸多领域。经过多年的研究,目前已经发展出多种制备高性能复合相变材料的方法,包括共混法、化学法、包覆法和纳米法等。结合复合相变材料的制备方法,介绍了三种常用的纳米复合相变材料的制备方法——吸附法、溶胶-凝胶法、插层法,并举例加以说明。纳米复合相变材料在建筑工程领域的应用广泛,可用于制备具有调温、自清洁、抗静电等综合性能的建筑涂料、节能玻璃等材料。     

纤维素复合气凝胶制备技术及其在生物医药领域的研究进展

新生代的纤维素气凝胶材料兼具传统气凝胶的优良特性及自身优良生物相容性和可降解性,在生物医药等领域应用前景广阔。本研究简述了纤维素气凝胶的制备过程,综述了直接添加/生成法、构建客体法和直接包覆法三种常见的纤维素复合气凝胶制备技术,列举了纤维素气凝胶在药物运载系统、组织工程等生物医药领域的应用,最后对纤维素气凝胶材料的发展前景和研究方向进行了展望。     

聚乙二醇/二氧化硅复合定形相变储能材料的制备与研究

为拓宽相变储能材料在实际工程中的应用范围,以聚乙二醇(PEG)为相变储能材料,二氧化硅(SiO2)为载体基质,采用溶胶-凝胶法制备了一种有机-无机复合定形相变材料.通过DSC、TGA、SEM和相变循环试验对复合定形相变材料的结构与性能进行测试,试验结果表明:聚乙二醇的最佳质量分数为70％,相变温度为49.73℃,相变焓...     

双醛羧甲基纤维素改性胶原气凝胶复合相变材料的制备及性能

以制革固体废弃物中提取的胶原为原料、双醛羧甲基纤维素（DCMC）为大分子交联剂，通过冷冻干燥技术制备了DCMC改性胶原气凝胶，利用FTIR和SEM对其结构和形貌进行了表征。结果表明，DCMC的引入不会改变胶原三股螺旋结构，且制得的DCMC改性胶原气凝胶具有丰富的多孔结构、低密度（8.83~10.38mg/cm3）、高孔隙率（94.99~97.65%）和良好隔热性能。当DCMC含量小于15%时，DCMC改性胶原气凝胶的压缩应力随DCMC含量的增加而变大。此外，为进一步提升DCMC改性胶原气凝胶的隔热性能和耐久性，通过真空浸渍法填充相变材料和浸涂法疏水处理，制备出DCMC改性胶原气凝胶复合相变材料。隔热实验、泄露实验和防污实验等实验结果表明，气凝胶复合相变材料相比于气凝胶具有更加优异的隔热效果，拓展了其实际应用范围。     

Emerging Synthetic Methods and Applications of MOF-Based Gels in Supercapacitors,Water Treatment,Catalysis, Adsorption,and Energy Storage

Metal–organic frameworks (MOFs), which are synthesized through the self-assembly of organic ligands and inorganic metals, have drawn considerable research interest owing to their unique properties and attractive structures. Many studies on various MOF derivatives, such as MOFs and cellulose aerogels, hydrogel composite materials, and bimetallic-centered MOF materials, have provided the potential for wide application of MOFs. However, MOFs mostly exist in the form of powder particles, which are difficult to form. In addition, MOFs have problems with structural instability. MOF-based gels can overcome this problem. MOF-based gels also have significant advantages in secondary processing. In this review, synthetic methods for MOF-based gels, particularly the synergistic effect with other materials, are introduced. The applications of MOF-based hydrogels and aerogels in supercapacitors, water treatment, catalysis, adsorption, and energy storage are also discussed.     

纤维素/超细氧化锌复合气凝胶的制备及抗菌性能研究

通过碱法先将纤维素（CE）溶解,破坏其氢键,再通过交联技术和冷冻干燥技术制备得到具有很好成形性和柔韧性的纤维素气凝胶。将纤维素气凝胶与溶剂热法制备的超细氧化锌（ZnO）通过浸泡法进行复合,得到了CE/ZnO复合气凝胶。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和元素能量散射（EDS）技术对复合气凝胶进行了结构表征,证明了两者的复合是成功的。对复合气凝胶的抗菌性能进行研究,结果表明：随着ZnO用量的增加,复合气凝胶的抗菌性能也在提高。当纤维素气凝胶与ZnO的质量比为1:2时,所得复合气凝胶CE/ZnO-020抗菌效果达到最好,抗菌率达到95.25%。     

Interpenetrated Networks of Nanocellulose and Polyacrylamide with Excellent Mechanical and Absorptive Properties

Composites based on interpenetrating networks (IPNs) of cellulose nanofibril (CNF) aerogels and polyacrylamide are prepared and exhibit robust mechanical, water retaining, and re‐swelling capacities. Furthermore, their swelling behavior is not affected by an increased ionic strength of the aqueous phase. These unprecedented IPNs combine the water retaining capacity of the polyacrylamide with the mechanical strength provided by the CNF aerogel template. The CNF aerogel/polyacrylamide composites exhibit a compressive stress at break greater than 250% compared with a neat polyacrylamide hydrogel. Furthermore, the composites retain their wet compression properties after drying and re‐swelling, whereas the neat polyacrylamide hydrogels fail at a significantly lower stress and strain after drying and re‐swelling. These composite materials highlight the potential of CNF aerogels to strengthen the mechanical properties and reduce the number of fracture defects during the drying and re‐swelling of a hydrogel. These composites show the potential of being optimized for a plethora of applications, especially in the hygiene field and for biomedical devices.     

疏水纤维素/SiO2复合气凝胶的制备和表征

以微晶纤维素和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法制备了4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶,并利用十八烷基三氯硅烷(OTS)对复合气凝胶进行疏水改性,利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等对4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其疏水改性产物进行表征分析。结果表明:4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶均为白色固体,密度范围43.6~50.7 mg/cm³;XRD、EDS和FT-IR分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅元素,疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶中均含有硅、氯元素;SEM分析表明4种再生纤维素/SiO₂复合气凝胶及其改性产物均呈现三维网状结构,改性产物的三维网状结构的孔隙变小。疏水纤维素/SiO₂复合气凝胶的接触角测试结果表明,4种样品接触角均大于90°,达到疏水状态,且随着TEOS用量的增加,接触角逐渐增大(最大接触角144.5°),疏水性能提高。     

High thermal conductive shape-stabilized phase change materials based on water-borne polyurethane/boron nitride aerogel

Phase change materials (PCMs) applied in energy storage and temperature control system are important for energy conservation and environmental protection. In this work, structure-adjustable water-borne polyurethane (WPU)/boron nitride (BN) aerogels were synthesized via directional freeze-drying method, and used as supporting scaffolds to confine paraffin wax (PW) and obtain composite phase change materials. The three-dimensional (3D) porous thermal conductivity network of BN was derived by the in-situ ice crystal mound in aerogel, which endows the PW/WPU/BN composite PCM-2.5 with high thermal conductivity (0.96 W m^?1 K^?1) and high energy storage density (140.04 J/g). Shape-stabilized PCMs with high thermal conductivity and excellent electrical insulation prepared by the simple method have great potential for the thermal management of electronic products.     

纳米纤维素晶须-壳聚糖/聚乙烯醇复合膜性能与细胞相容性

以椰壳纤维为原料,制备了纳米纤维素晶须,用硅烷偶联剂对纳米纤维素晶须进行改性,将改性后纳米纤维素晶须与壳聚糖、聚乙烯醇共混,采用溶液浇铸法制备了改性纳米纤维素晶须-壳聚糖/聚乙烯醇复合膜。采用FTIR、DSC、TG、XRD和SEM对改性纳米纤维素晶须-壳聚糖/聚乙烯醇复合膜的结构、热性能、结晶行为和形貌进行表征与分析,对复合膜的力学性能和水接触角进行测试,将成纤维细胞L929接种到复合膜上,对其进行细胞相容性实验。结果表明,添加改性纤维素晶须,能够使壳聚糖/聚乙烯醇复合膜的热性能、结晶行为和力学性能提高,成纤维细胞在复合膜上具有较好的黏附和生长,制备的纳米纤维素晶须-壳聚糖/聚乙烯醇复合膜具有良好的综合性能和细胞相容性。     

相变储热技术用于被动式建筑节能的研究进展

相变潜热储能系统具有储热密度高、工作温度稳定和工艺流程简单等优点。相变材料可以通过多种方式与建筑物相结合，利用自身吸热/放热的特性对热能进行储存和释放，从而提高可再生能源的利用率。研究表明，相变储热单元能够有效地降低室内的温度波动，提高室内环境的热舒适性，减少建筑能耗。本文基于相变储热技术在建筑围护结构中的墙体、屋顶、地板以及窗户的研究现状，对近年来被动式储热建筑节能的研究现状进行了综述。阐述了适用于建筑物的相变材料的特点、优化相变材料热性能的方法、相变储热技术调控室内热环境的原理以及相变材料应用于建筑物的节能效果。文章指出，未来的研究应注重高性能相变材料的开发、复合工艺的简化以及室内热环境的综合评价。     

添加碳素复(混)合相变储热材料的研究及应用进展

相变储热材料因具有储热密度大、相变温度变化小且过程易控制等优点而在许多领域具有重要应用。但传统的相变储热材料存在导热系数低及固-液相变过程中液态泄漏问题,阻碍了其实际应用。碳材料如石墨、碳纤维、碳泡沫和膨胀石墨,他们都具有高导热系数、低密度和良好的化学稳定性。将碳材料添加到相变储热材料中或与相变储热材料进行复合,从而构成碳素复(混)合相变储热材料,储热材料的导热系数及其性能可明显提高。本文综述了碳素复(混)合相变储热材料的研究进展。利用膨胀石墨的多孔特性吸附有机物制备膨胀石墨基复合相变储热材料,其储热密度大、导热系数高、性能稳定、成本低且在固-液相变过程中没有液态的流动性问题,是未来研究和应用最重要的碳素复合相变储热材料。     

石膏基复合相变储能材料的研究进展

建筑能耗、工业能耗和交通能耗是能源消耗的主要方式。其中,建筑能耗约占能源消耗的40%左右,建筑能耗的持续上升会增加碳排放和加速化石能源的消耗,因此提升建筑材料的保温节能性能逐渐成为建筑材料领域的研究热点。储热技术不仅可以降低建筑能耗,还可以减少环境污染。相变储能材料具有优异的储放热能力,是实现热能储存以及温度控制的重要技术手段,在建筑节能领域有广阔的应用前景。该文主要综述了石膏基复合相变储能材料的研究进展,根据石膏基相变材料的不同,分析归纳了石膏基有机相变材料和石膏基复合相变材料,介绍了浸渍法、多孔材料吸附法、微胶囊法等制备石膏基复合相变储能材料的方法和机理,以及影响石膏基相变储能材料的因素。最后,展望了石膏基相变储能材料的研究方向。