具有高弹性和抗疲劳的气凝胶在热调节、传感器、生物医学等领域受到了广泛关注。纤维素气凝胶具有优异的结构完整性和机械性能，但是低弹性应变和不可逆的结构坍塌，严重限制其应用领域。由微尺度纤维组成的相互连接的内部结构可以减轻其不可逆的结构坍塌，提高气凝胶对高应变压缩的弹性，然而，目前制备这种微纤维的过程较为复杂。纤维素气凝胶领域的研究一直在积极追求制造工艺和性能（各向同性超弹性）的改进。
近期，加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）Feng Jiang教授团队利用简单的机械搅拌制备出具有高长径比的麻纤维。所形成的气凝胶在隔热，高弹和抗疲劳性能方面展现出独特优势。
图1 (a)合成步骤的示意图; (b)显示气凝胶具有各向同性弹性; (c) 弹性气凝胶的SEM照片; (d) 40%压缩应变下的100次疲劳试验; (e) 人体手臂上填充气凝胶包裹的织物照片，下面是对应的红外图像。
在前期的研究中（Advanced Functional Materials 2021, 2106269），该课题组提出了一种以双冰模板法，从纳米纤维素中制造连续的亚微米纤维，用于超弹性气凝胶应用。然而，这个过程会消耗很多能量与时间。从绿色化学的角度来看，开发一种以最少的化学使用量，从可再生生物质原料制备超弹性纤维素气凝胶的方法，对可持续发展具有极大的意义。麻纤维因其重量轻、机械强度高和高长径比等优点从同类型的纤维素原料中脱颖而出。具有高剪切力耐受性的坚固的麻纤维可以在机械处理过程中保持其高长径比（110）。与此同时，一些纳米纤维也会随着微纤维生成。这两者都有利于在组装成气凝胶时在微纤维之间产生足够的缠结（图1c），所制备得到的气凝胶显示出优异的各向同性弹性（图1b），和抗疲劳性能（图1d）。高孔隙率（99.87%）和结构曲折度赋予该气凝胶优异的隔热性能（导热系数小于0.0215 W m-1 K-1）。由于良好的隔热和超弹性性能，本研究中开发的麻纤维气凝胶可填充进织物中，用作保暖外套（图1e）。该团队提出的麻纤维气凝胶的制备工艺也可以扩展到其他具有类似性能的天然纤维。
该工作以“Superelastic and Ultralight Aerogel Assembled from Hemp Microfibers”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。论文的第一作者为UBC的博士生Jiaying Zhu，通讯作者为Feng Jiang教授。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202300893
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