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  氣凝膠通常是采用溶膠-凝膠方法結(jié)合特殊的干燥工藝制備得到的多孔材料。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，氣凝膠在保溫隔熱、吸附、分離、儲(chǔ)能、催化等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。其中，氧化硅氣凝膠由于具有透明、高比表面積、和低熱導(dǎo)率等優(yōu)異的性能而得到了廣泛的研究。然而，氧化硅氣凝膠機(jī)械強(qiáng)度低，脆性大，并且通常由耗能的超臨界干燥獲得，這嚴(yán)重影響了其實(shí)際應(yīng)用。

  采用傳統(tǒng)的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合方法，在氧化硅中引入有機(jī)聚合物，可改善氣凝膠的柔性，但通常降低了其透明度、孔隙率、比表面積以及隔熱性能。一種簡(jiǎn)便有效的改善氣凝膠機(jī)械強(qiáng)度的方法是以有機(jī)烷氧基硅烷為前驅(qū)體合成聚有機(jī)倍半硅氧烷氣凝膠。其中，聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠具有良好的透明度、彈性和隔熱性能，并且可通過(guò)常壓干燥制備得到，相比其他氣凝膠具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，透明聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠的彎曲柔性較差，其實(shí)際應(yīng)用仍受到限制。

  針對(duì)聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠存在的上述問(wèn)題，同濟(jì)大學(xué)祖國(guó)慶助理教授采用自由基聚合/水解共縮聚策略，經(jīng)低成本常壓干燥過(guò)程，獲得了基于聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）/聚甲基倍半硅氧烷的透明柔性三網(wǎng)絡(luò)氣凝膠。該方法顯著改善了聚甲基倍半硅氧烷氣凝膠的彎曲柔性，并保持了其透明性和超級(jí)隔熱性能。

圖1.透明柔性聚有機(jī)硅氧烷基三網(wǎng)絡(luò)氣凝膠的結(jié)構(gòu)示意圖及柔性。

  該聚有機(jī)硅氧烷基三網(wǎng)絡(luò)氣凝膠由相互交聯(lián)的碳?xì)渚酆衔�、聚（二甲基硅氧烷）和聚甲基倍半硅氧烷�?gòu)成，并且其結(jié)構(gòu)高度可調(diào)。聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）含量較低的三網(wǎng)絡(luò)氣凝膠具有小的孔徑（2-80 nm）、良好的透明度、高比表面積（500-550 m² g^?1）、超疏水（與水的接觸角大于150°）、超彈性、良好的可彎曲性和超級(jí)隔熱性能（熱導(dǎo)率低至0.0148 W m^?1 K^?1）（圖1）；聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）含量較高的三網(wǎng)絡(luò)氣凝膠具有大的孔徑（100nm-3μm）、超疏水（與水的接觸角約為160°）、良好的可彎曲性和有機(jī)溶劑的選擇性吸收性能（圖2）。另外，在該三網(wǎng)絡(luò)氣凝膠中引入氧化石墨烯可獲得柔性超疏水聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）/聚甲基倍半硅氧烷/氧化石墨烯復(fù)合氣凝膠。利用該復(fù)合氣凝膠可實(shí)現(xiàn)三組分的水/油/染料混合物的高效分離。該工作為柔性氣凝膠基超級(jí)隔熱、吸附/吸收和分離材料的研究提供了新的思路。

圖2.柔性聚乙烯-聚（二甲基硅氧烷）/聚甲基倍半硅氧烷/氧化石墨烯復(fù)合氣凝膠的結(jié)構(gòu)示意圖及柔性和吸附性能。

  以上成果發(fā)表在Chemistry of Materials（Chem. Mater. DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04877）上。論文通訊作者為同濟(jì)大學(xué)祖國(guó)慶助理教授，共同通訊作者為同濟(jì)大學(xué)王曉棟副教授。該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市浦江人才計(jì)劃、日本JSPS等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b04877