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  當(dāng)今社會，提高能源利用率是可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。據(jù)統(tǒng)計，全球有超過10%的能源被用于建筑物制冷制熱領(lǐng)域。商業(yè)化保溫材料，如發(fā)泡聚苯乙烯、礦物棉等，被廣泛應(yīng)用于建筑物來減少能源消耗。但這些低效保溫材料對能源利用率提高有限，更加高效的保溫材料顯得尤為重要。

  氣凝膠作為以空氣為主的三維網(wǎng)絡(luò)多孔材料，具有低密度，低導(dǎo)熱系數(shù)等特點。以二氧化硅氣凝膠為例，其導(dǎo)熱系數(shù)可低至17 mW m^-1K^-1，但機(jī)械脆性和高昂成本限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。而有機(jī)氣凝膠往往需要與阻燃劑復(fù)合達(dá)到阻燃效果，且在燃燒時釋放有毒物質(zhì)，危害身體健康。因此，制備一種高機(jī)械性能，無阻燃劑添加的無煙耐火保溫氣凝膠仍具有挑戰(zhàn)。

  近期，中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室趙寧研究員和徐堅研究員課題組以聚對苯撐苯并二惡唑（PBO）納米纖維制備耐火隔熱全有機(jī)氣凝膠。PBO是一種剛棒狀聚合物，具有優(yōu)異的耐高溫性，阻燃性和低煙釋放等優(yōu)點。他們開發(fā)了（1）質(zhì)子消耗誘導(dǎo)凝膠化減少體積收縮；（2）低冷卻速率凍干方法得到纖維均勻分散的三維骨架而不是蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)；（3）熱處理獲得超高回彈性氣凝膠。

酸性溶液中的PBO納米纖維；PBO氣凝膠的耐火保溫及高回彈性

  基于納米纖維物理纏結(jié)和化學(xué)交聯(lián)，該氣凝膠具有低密度（3.6-15.7 mg cm-3），高孔隙率（98.9-99.7%），高比表面積（155.4 m²g^-1），低導(dǎo)熱系數(shù)（26.2-37.7mW m^-1K^-1）和極限應(yīng)變（99%）下的超高回彈性。該氣凝膠還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，包括高分解溫度（680 ℃）和高長期使用溫度（350 ℃）。不僅如此，氣凝膠擁有突出的耐火性能，在UL-94測試中達(dá)到V-0級，極限氧指數(shù)高達(dá)52.8%，并且在模擬真實火災(zāi)條件下無法被點燃。該氣凝膠與氣相二氧化硅復(fù)合后可以承受1000 ℃的高溫并具有優(yōu)異的隔熱效果。該氣凝膠在高效節(jié)能領(lǐng)域，尤其是在極端條件下具有潛在應(yīng)用，如建筑物，航空航天等。研究成果發(fā)表在J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 20769.

  論文鏈接: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta07204c#!divAbstract