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  石油基發(fā)泡緩沖材料（如EPS、EPE）因生產(chǎn)成本低、工藝成熟、性能穩(wěn)定和機(jī)械性能優(yōu)異而被廣泛應(yīng)用在運(yùn)動器材、運(yùn)輸包裝、建筑材料等領(lǐng)域。然而，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和人口增長，能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為日益突出的問題。石油基泡沫材料的不可降解性已成為阻礙可持續(xù)發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一。因此，減少對傳統(tǒng)石油基材料的依賴，轉(zhuǎn)而追求具有卓越性能的環(huán)�？稍偕娲氛诔蔀榭蒲薪绾凸I(yè)界的共同目標(biāo)。

  纖維素作為最豐富和可再生的天然聚合物之一，具有生物相容性、可降解性和廣泛的來源等優(yōu)點(diǎn)，使其成為最有可能替代傳統(tǒng)石油基材料的優(yōu)勢。由其延伸的纖維素基氣凝膠材料具有令人滿意的可持續(xù)性、孔隙率和彈性，是替代傳統(tǒng)石油基泡沫的有前途的材料。然而，親水纖維之間形成的粘性聚集和弱支撐力引起的孔隙塌陷對其進(jìn)一步應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。

  近日，天津科技大學(xué)馬曉軍教授課題組創(chuàng)新性地合成了一種孔規(guī)整化的纖維素基氣凝膠，它通過表面界面調(diào)制來使氣凝膠獲得類承重結(jié)構(gòu)，賦予氣凝膠卓越的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、機(jī)械彈性和耐水性。具體來說，纖維素和聚乙烯醇通過非定向冷凍干燥形成交織骨架。至關(guān)重要的是，體系中的鼠李糖脂表面活性劑促使聚合物網(wǎng)絡(luò)形成穩(wěn)定均勻的氣泡，并在冷凍過程中驅(qū)動框架結(jié)構(gòu)的規(guī)整化，促進(jìn)精細(xì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。相比于先前定向冷凍技術(shù)驅(qū)動的冰模板法，該方法避免的對于冷凍源和模具的嚴(yán)格調(diào)控，更適用于簡單高效制造。此外，通過檸檬酸酯化反應(yīng)的界面增強(qiáng)和疏水性硅烷通過化學(xué)氣相沉積的包封使氣凝膠具有更好的回彈性和水下耐久性。

圖1 受承重結(jié)構(gòu)啟發(fā)的 S-RCCP 氣凝膠的設(shè)計(jì)和制造。

圖2 氣凝膠的形貌和結(jié)構(gòu)表征。

圖3 氣凝膠的力學(xué)性能表征。

圖4. 氣凝膠的疏水和耐水特性。

圖5. 氣凝膠與 EPE 和 EPS 的緩沖性能和模擬運(yùn)輸緩沖包裝應(yīng)用的比較。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202415937