阻燃隔热海鞘纤维素纳米晶体基气凝胶的制备及性能研究

以海鞘纤维素纳米晶体（TCNC）、氧化石墨烯（GO）和海泡石（SEP）为原料,戊二醛为交联剂,水为溶剂,通过冷冻干燥技术制备阻燃隔热气凝胶TCNC/SEP/GO。结果表明,气凝胶TCNC/SEP/GO的最佳制备工艺条件为GO含量10%,-196℃下定向冷冻成形。随着冷冻成形温度的降低,在压缩应变为0.5时,与纯TCNC气凝胶相比,制备的气凝胶TCNC/SEP/GO (GO含量10%)压缩应力增加约50%,导热系数降低23%。在燃烧测试中,纯TCNC气凝胶在9 s内出现自熄现象,而气凝胶TCNC/SEP/GO (GO含量10%)在0.42 s内出现自熄现象。此外,将后者浸泡在乙醇中,在12 s时出现自熄现象,且熄灭后仍保持原有形态,未发生坍塌。     

柔韧隔热纤维素基气凝胶制备与性能

纤维素基气凝胶骨架强度差、脆性强,受外力压缩后隔热性能有所下降,不利于实际应用。针对这一问题,通过引入双硅烷偶联剂1,2-二(三甲氧基硅基)乙烷(BTMSE)与纤维素纳米纤维(CNF)形成共价交联网络,借助冷冻干燥技术构筑微米级多孔柔韧的隔热纤维素气凝胶,分析了气凝胶的微观形貌、化学结构,研究了BTMSE加入量与气凝胶力学性能、导热系数之间的关系,探究了力学性能对隔热效果的影响。结果表明：气凝胶呈现典型的蜂窝状孔洞结构,具有98.15%的高孔隙率;共价交联作用使气凝胶能够承受自身500倍的重量而恢复原状,在应变为50%的情况下循环压缩200次后,应变损失仅为9.7%左右;由于低密度、交联网络和多孔结构的存在,气凝胶导热系数低至31.90 mW/(m·K);在60%压缩应变后导热系数增加量不超过1%。该改性气凝胶有望用于恶劣环境下的隔热保暖。     

阻燃纤维素气凝胶研究进展

纤维素作为天然高分子材料一直受到研究人员的广泛关注。其中,纤维素气凝胶凭借其可生物降解性、多孔性等特点,在阻燃隔热等领域展现出应用潜力。本文介绍了纤维素气凝胶的特点及制备方法,并对不同阻燃纤维素气凝胶的阻燃原理、优缺点和研究现状进行了详细综述。最后对阻燃纤维素气凝胶现有难点和发展前景进行了展望,提升阻燃效果和探索绿色、经济、可连续的生产方法是今后阻燃纤维素气凝胶重要的研究方向。     

疏水纳米纤维素气凝胶的制备及保温隔热性能

针对废旧纯棉织物再利用率较低的问题,以废旧纯棉织物为原料制备纳米纤维素气凝胶,并分别采用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和三甲基氯硅烷(TMCS)为改性剂对气凝胶进行疏水改性。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、热重分析仪、表面接触角测试仪以及导热系数测试仪研究了疏水改性剂种类和添加量对气凝胶结构和性能的影响。结果显示,采用MTMS为改性剂制备的疏水纳米纤维素气凝胶的结构和性能优于TMCS。综合考虑MTMS添加量对气凝胶结构、疏水性、热稳定性和保温隔热性的影响,得出MTMS与CNF的最佳质量比为2∶1,此时疏水气凝胶的结构比较平整均匀,疏水性、热稳定性分别增加了1.22倍和1.43倍,导热系数降低了12.3%。     

纤维素基气凝胶制备及其超疏水改性研究进展

随着工业化快速发展对能源需求的急剧增加,海上输油管线的泄露溢油和工业有机废水处理故障风险提高,溢油和工业有机废水泄露给海洋水体生态系统带来了巨大危害。为了应对这一海洋生态风险,开发绿色环保、低成本、高效的原油和有机污染物清除方法和材料意义重大。采用吸附材料处理有机污染物被认为是有效的方法之一。纤维素基气凝胶具有轻质、多孔、可生物降解和环境友好等特点,对其进行超疏水改性并应用于吸附处理原油和有机污染物泄露事故,具有较好的应用前景。本文综述了纤维素基气凝胶的制备及其疏水改性方法与试剂,并对纤维素基超疏水气凝胶材料的发展进行了展望。     

二氧化硅气凝胶的研究进展

二氧化硅气凝胶是一种具有高孔隙率、低密度以及低热导率等特性的纳米多孔材料,在保温隔热、环境净化以及生命医学等领域应用广泛。文章对比分析了不同硅源基气凝胶的性能差异,以及改善二氧化硅力学性能的方法,如纤维和聚合物增强二氧化硅气凝胶以及制备柔性二氧化硅气凝胶,介绍了其在不同领域中的应用,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附分离应用研究进展

纤维素基功能材料的产业化是传统造纸行业转型升级的重要发展方向。纳米纤维素基气凝胶是一种基于纳米纤维素制备而成的轻质固体材料,具有孔隙率高、比表面积大、低密度和可生物降解等优点,在吸附分离领域有广泛的应用。本文对纳米纤维素基气凝胶的制备方法进行了总结,探讨了制备过程对纳米纤维素基气凝胶结构的影响,综述了纳米纤维素基气凝胶在吸附分离领域中的应用进展,并展望了其应用前景。     

阻燃纤维素气凝胶研究进展

为提高纤维素气凝胶的阻燃性,拓宽其应用领域,首先介绍了纤维素气凝胶的分类及其制备方法;然后综述了当前应用较为广泛的无机阻燃剂、有机阻燃剂和有机/无机复合阻燃剂等阻燃改性纤维素气凝胶的研究进展,并对比分析了各类阻燃剂的优缺点.其中,有机/无机复合阻燃剂兼具无机和有机阻燃剂的优点,表现出高效的阻燃效率,但也存在与纤维素基体...     

ZrO2/SiO2改性隔热纤维素微纤维气凝胶复合织物的制备及其性能

为制备一种隔热的功能纺织品,分别以涤棉混纺机织物、PP熔喷无纺布、PP纺粘无纺布为骨架材料,将经2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)介导氧化后的纤维素微纤维与Zr⁴⁺、SiO₂前体溶液的混合液浇筑到织物表面,经冷冻干燥后制备ZrO₂和SiO₂改性的隔热纤维素微纤维(CMF)气凝胶复合织物。通过傅立叶红外(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、热成像仪、厚度仪、强力拉伸仪等对气凝胶复合织物进行表面形貌、化学组成、隔热性能及服用性能分析。结果表明：气凝胶复合织物具有较高孔隙率,且气凝胶层与织物表面结合良好;FTIR和XRD表明Zr和Si成功附着在织物表面构成耐高温层;随着气凝胶层厚度的增加,复合织物的隔热性能也有所提升。本文制备的气凝胶复合织物具备优良的隔热性能,且服用性能良好。     

纳米纤维素基水凝胶在生物医学领域的研究进展

纳米纤维素具有高比表面积(150～250 m²/g)、大长径比、低密度(1.6 g/cm³)和优越的机械性能(弹性模量～150 GPa,高拉伸强度～7.5 GPa)等特性,在生物医学等领域有着广泛的应用。本文主要对近几年纳米纤维素基水凝胶的研究进展进行了归纳总结。首先介绍了纳米纤维素的制备方法,包括机械法、酸水解法、TEMPO (2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基)氧化法和生物法;其次列举了制备纳米纤维素基水凝胶的常用交联方法,包括物理交联和化学交联;最后重点介绍了纳米纤维素基水凝胶在生物医学领域方面的应用,包括伤口敷料、组织工程和药物输送;此外,对纳米纤维素基水凝胶在生物医学领域的发展方向进行了展望。     

Effect of compressibility on heat transport phenomena in aerogel-treated nonwoven fabrics

The heat transport properties observed in nanostructured materials such as aerogel-treated nonwoven fabrics are promoting revolutionary breakthroughs as thermal insulators. This article is focused on the thermal transport characteristics of nonwoven fabrics treated with aerogel for potential uses in thermal protective applications. Highly efficient aerogel thermal blankets are now considered a viable option in applications such as clothing, building, and pipelines. A variety of fiber and fabric structures or finishing parameters influence the functional properties of nonwoven materials. In order to assess the thermal properties of aerogel-treated nonwoven fabrics, the KES Thermolabo II and NT-H1 (plate/fabric/plate method for thermal conductivity, q_max cool/warm feeling, and thermal insulation) was used. Fabrics of higher thicknesses show lower heat conductance and therefore higher thermal insulation properties. It has been found that thermal insulation is also related to the weight and compressional properties of the fabric. To make an insulating material effective, it should have low compression set and high resiliency to make the still air to be entrapped into the fibrous material.     

六方氮化硼/纳米纤维素气凝胶孔结构调控及其复合膜导热性能研究

为解决微型化电子电器设备内部的散热问题,本研究设计、制备了具有不同孔结构的六方氮化硼（h-BN）/TEMPO氧化纳米纤维素（TOCNF）气凝胶,后复合TOCNF,制备了h-BN/TOCNF复合膜。结果表明,当h-BN与TOCNF固含量比为3∶1时,在气凝胶内部,h-BN可以沿着TOCNF骨架形成三维网络状导热通道,此时TOCNF对h-BN间产生的热阻最小,且能够对h-BN起到良好的分散作用,导热通道的构建效率最高,制备的复合膜导热系数高达1.355 W/（m·K）,相比于纯TOCNF膜提高了228%;体积电阻率为4.53×10¹⁴ Ω·cm,具有良好的绝缘性能。此外,通过热重（TG）分析发现,h-BN/TOCNF复合膜的初始分解温度约为210℃,具有良好的热稳定性;且h-BN/TOCNF复合膜具有优异的力学性能,其中h-BN和TOCNF固含量比为1∶1时,复合膜的强度最好,断裂伸长率约为13%,拉伸强度为24.8 MPa,随着h-BN含量的增加,复合膜的断裂伸长率变低,拉伸强度变化不大。     

热防护用气凝胶材料的研究进展

为了进一步强化气凝胶材料热防护性能在各个领域的应用,并且确定未来热防护用气凝胶材料的主要研究方向,本文首先简要介绍了气凝胶的定义、结构特点、性能以及隔热机制。其次对气凝胶材料的应用进行了阐述。然后将用于热防护的气凝胶根据原材料进行分类,并分别对各类气凝胶的研究现状展开论述。二氧化硅气凝胶研究时间最长且成果已经较为成熟,其他各类气凝胶的研究还有很大的进步空间,可以针对各类气凝胶材料所具备的独特的优缺点展开研究,以满足各方面的特种需求。最后提出了气凝胶材料的未来发展趋势应该集中在提高耐温上限,消除高温后材料的粉尘问题,改善其力学性能,满足隔热承重一体化防护的需求,提高作为防护服隔热材料时的防水透湿性,创新制作工艺降低成本等方面。     

石墨烯含量及膜定量对导热石墨烯膜性能的影响

本研究以纳米微纤化纤维素(NFC)和石墨烯(GR)为原料,通过湿法造纸技术,制备超薄高导热复合膜(GR/NFC膜),并探讨了GR含量和膜定量对GR/NFC膜性能的影响.结果表明,GR含量和GR/NFC膜的定量均会影响GR/NFC膜的整体性能.TG-DSC分析显示,随GR含量增加,GR/NFC膜的热稳定性增加,膜内部孔隙...     

Characterization and synthesis of polyester and viscose nonwovens fabrics embedded with nanoporous amorphous silica

Supreme thermal insulating properties of fibre composite can fortify its niche as a middle layer for numerous cold wear articles. Aiming to achieve lowest thermal conductivity, two separate nonwoven composites were successfully developed by using polyester and viscose fibres. Both were reinforced separately with in-house synthesized nanoporous amorphous silica via sol-gel processing using Tetraethoxy orthosilicate as a precursor with ambient pressure drying. Both nonwovens with two levels of GSM were subjected to silica sol for synthesis of nonwoven/SiO2 composite followed by solvent exchange, silylation and ambient pressure drying. The resulted structures were analyzed and evaluated for their thermal conductivity, pore size and characterized by The Fourier Transform Infrared spectroscopy and Scanning electron microscopy. Properties of composites were examined and compared to each level and attributes. Significant differences between the parameters were calculated using statistica v7.0. One of composite showed lowest thermal conductivity value 0.028 W/m.K     

废棉再生气凝胶/经编间隔织物复合材料的制备及其性能

针对废旧纺织品制备纤维素气凝胶存在强度低、脆性高、韧性差的问题,将废旧棉花溶解在氢氧化钠/尿素水溶液体系中得到棉纤维素气凝胶(CFA),然后将经编间隔织物(WKSF)与其进行原位复合,经冷冻干燥得到CFA/WKSF复合材料,并对其形貌、压缩和隔热性能进行分析与研究。结果表明:CFA/WKSF复合材料保持了气凝胶的多孔网状结构;WKSF的加入使CFA的力学性能得到提高,其中编链和衬纬结构WKSF的加入使得CFA的压缩弹性模量和屈服强度分别提高了180%和450%,六角形网孔结构WKSF的加入使得CFA的压缩弹性模量和屈服强度分别提高了70%和312%;加入六角形网孔结构WKSF后,CFA/WKSF复合材料的导热系数相比CFA仅增加5%,仍具有良好的隔热性。     

导热氮化硼复合绝缘纸的制备与性能研究

为解决纸基绝缘材料散热不足的问题,本研究利用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对六方氮化硼（h-BN）填料进行表面改性处理后,添加到纸浆纤维中制备具有良好热传导性能和绝缘性能的导热氮化硼复合绝缘纸。研究结果表明,APTES对h-BN改性成功且改性h-BN导热填料热稳定性略有下降;当混合尺寸改性h-BN导热填料添加量为40 wt%时,绝缘纸的导热系数和体积电阻率分别为0.682 W/（m·K）和4.72×1014 Ω·cm,比原纸分别提高了387%和84.4%。     

Low Temperature Hydrothermal Synthesis of Ultra-light and Superelastic Graphene Oxide/Cellulose Aerogels for Absorption of Organic Liquids

Two-dimensional(2 D) graphene oxide(GO) nanosheets and 1 D2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl(TEMPO)-oxidized cellulose nanofibers(TOCN) were assembled into GO/TOCN aerogels via a low temperature hydrothermal and freeze-drying process. The as-prepared GO/TOCN aerogels exhibited interconnected 3 D network microstructures, a low density of 6.8 mg/cm~3, a high porosity up to 99.2% and excellent mechanical flexibility.The high porosity in conjunction with their hydrophobicity(contact angle of 121.5°), allowed the aerogels to absorb different organic liquids with absorption capacities up to 240 times of their own weight, depending on the density of the liquids. These results indicated that the aerogels were excellent candidates as sorbent materials for the clean-up of organic liquids. After five absorption-desorption cycles, the absorption capacity of the TOCN carbon aerogels could be regenerated up to 97% of the initial absorption capability,which demonstrated their excellent recyclability.     

废纸制备聚苯胺纤维素气凝胶及其性能的研究

本研究以废纸作为纤维素源（CEL）、聚苯胺（PANI）为导电性物质,基于原位聚合法原理制备了一种PANI气凝胶复合材料,最终获得了轻质（密度<0.05 g/cm³）、抗电磁干扰的气凝胶。通过傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TG）和矢量网络分析仪对气凝胶复合材料的组成、形貌、热稳定性和电磁参数进行表征,并研究了苯胺单体用量对复合材料电磁屏蔽等性能的影响。结果表明,随着苯胺单体用量的增加,气凝胶复合材料的热稳定性提高。当苯胺单体用量为30%时,气凝胶复合材料的热稳定性高;频率在8.2 GHz时,气凝胶复合材料屏蔽效能（SE）达9.5 dB以上。