专栏名称: 高分子科技

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武汉纺织大学徐卫林院士团队 AFM：具有独特吐司结构的再生纤维素/木质素复合气凝胶及其在热伪装中的潜在应用

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2025-01-02 12:58

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近日，来自武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士团队陈凤翔教授在Advanced Functional Materials 上发表了一篇题为 “Regenerated Cellulose/Lignin Composite Aerogel with Unique Toast-Like Structure and Their Potential Applications in Thermal Camouflage” 的学术论文。该研究提出了一种创新的仿生策略，利用再生纤维素与碱木质素制备了具有独特类吐司结构的复合气凝胶，并通过原子层沉积（ALD）技术在其表面沉积二氧化钛涂层，赋予其优异的机械强度、隔热性能以及红外伪装能力。

红外伪装材料在军事应用中具有重要意义，然而现有的伪装材料往往存在性能不足或环境适应性差的问题。为解决这一难题，研究团队受自然木材、爬行动物鳞片以及生物矿化的启发，提出了一种整合木质素交联和二氧化钛矿化的仿生策略，成功制备了再生纤维素/碱木质素复合气凝胶（CLA-TiO₂）。这种气凝胶具有独特的吐司结构，其表层致密而内部多孔，既保证了出色的热性能，又增强了材料在表面改性过程中内部网络结构的稳定性。

研究亮点

1.可持续材料与环保设计

该研究以废旧棉纤维为纤维素来源，结合造纸工业副产品碱木质素，充分利用可再生资源，降低环境负担，同时赋予气凝胶优异的生物降解性能，展示了循环经济理念。

2.创新的类吐司结构

通过高湿度诱导的自组装工艺，纤维素分子在凝胶化过程中实现了外层致密化与内层多孔化的吐司结构，这一结构有效降低了后续功能化改性对于气凝胶内部孔隙的影响。

3.ALD技术与红外屏蔽性能

采用ALD技术沉积无定形二氧化钛涂层，与木质素共同为气凝胶赋予了沙漠色泽与热伪装能力，使其能够在沙漠环境中提供优越的伪装效果。