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高分子科学与工程学院张振秀教授团队在气凝胶领域取得新进展

作者:于振 来源:高分子学院 责任编辑:方璇   终审:张岩 点击: 日期:2024-03-13

张振秀团队多年来致力于超临界流体技术的开发与应用,实现了多种聚合物微孔发泡材料和气凝胶的研制。在以往研究基础上,针对环保高效制备性能优良的气凝胶的问题,团队采用反溶剂体系,通过控制壳聚糖和二氧化硅的比例,成功地实现了不使用交联剂且快速凝胶的目标,并探究了过程参数与复合气凝胶性能之间的关系。研究成果以“Non-crosslinked systems modulate the gel behavior and structural properties of chitosan/silica composite aerogels”发表在International Journal of Biological Macromolecules杂志上,论文第一作者为硕士研究生黄文章。

研究结果表明,通过改变复合系统的组成比例(从SA:CS = 1:1到5:1),体系的凝胶时间缩短了12倍以上,复合气凝胶的干燥收缩率达到了最小值7.6%。在两组分重组过程中,壳聚糖在乙醇的影响下迅速形成了水胶体的次级结构。这种现象降低了系统的稳定性,使二氧化硅形成了两相复合水凝胶。由于纤维之间的网络间隙被用作限制凝胶生长的介质,因此形成了具有低密度(0.1144 g/cm?)和介孔结构的壳聚糖/二氧化硅复合气凝胶。在30℃时,复合气凝胶的热导率为0.028 W/(m·K)。三甲基氯硅烷使复合气凝胶具有良好的疏水性,水接触角为134.7°,四氯化碳的吸附量可达到自身重量的10倍以上。

该研究提出了一种高效、生态友好的制备气凝胶的方法,可以在热隔离、吸附材料、油水分离等领域中得到广泛应用。同时,该研究不使用交联剂,对减少制备成本、降低环境污染具有积极意义。此外,该研究还发现了壳聚糖在乙醇的影响下形成水胶体的次级结构,为相关研究提供了新思路。

相关研究成果:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.130630;https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105370;https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106451;ZL201910895677.9.

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