导语部分
纳米纤维膜材料因纤维直径小、比表面积高、孔隙率高等优点已在环境、能源等领域具有了潜在的应用前景，但其仍存在厚度和孔隙率难以进一步提升的瓶颈，限制了其应用性能的提升，对纤维材料进行体型构建是解决上述问题的关键。
气凝胶是一种超轻质的固体材料，其内部98%以上是空气，又被称为“凝固的烟”。1999年，美国航空航天局喷气推进实验室首次研制出超轻二氧化硅气凝胶，其密度为3毫克每立方厘米，成为当时世界上最轻的固体材料。2012年，德国科学家制造了一种名为“石墨气凝胶”的材料，其密度为0.18毫克每立方厘米，使气凝胶材料的密度达到了一个新的极限。
以下内容汇总了近期丁彬教授团队在设计超轻超弹纳米纤维气凝胶的新进展，供大家学习交流！
1.在超过100万次压缩条件下原位合成具有温度恒定超弹性的仿生硅纳米纤维气凝胶
➣展示了一种原位合成策略，通过将柔性电纺二氧化硅纳米纤维和类似橡胶的Si-O-Si键合网络结合在一起，开发具有超弹性的仿生二氧化硅纳米纤维(SNF)气凝胶。
➣合成的SNF气凝胶具有超低密度(>0.25 mg cm-3)、高达1100°C的温度下具有超弹性以及在100万次压缩下的抗疲劳能力。
➣SNF气凝胶的成功合成为超弹性陶瓷气凝胶的结构自适应和可伸缩的设计开辟了新的途径。
http://doi.org/10.1002/anie.202001679
2.超弹纳米纤维气凝胶高温空气过滤材料领域取得新进展
➣报道了一种仿生自下向上的方法，通过将半互穿聚合物网络纳米纤维组装成梯度结构，制备超弹性、强度和热稳定性的纳米纤维气凝胶(NFAs)作为级联过滤器。
➣受丝瓜内部结构的启发，NFAs的机械性能通过调整耐高温semi‐IPN链的柔性而得到增强。
➣由此产生的半IPN基梯度NFAs表现出温度‐不变的超弹性、高压缩应力(7.9 kPa)和模量(12 kPa)、高过滤效率(>99.97%，PM0.3)、低压降和超高含尘能力(114 g m−2)。
https://doi.org/10.1002/adfm.201910426
3. 具有二次杀菌功能的仿生超弹性二氧化硅纳米纤维气凝胶用于防污水消毒
➣通过电纺二氧化硅纳米纤维和功能性Si-O-Si键合网络的组合，开发了具有仿生性和超弹性的骨架结构二氧化硅纳米纤维气凝胶（SNA），具有可充电的杀菌和防污性能。
➣气凝胶具有高孔隙率，超亲水性，超弹性，可充电的氯化能力（> 4800 ppm）和出色的杀菌活性（99.9999％），使气凝胶能够以超高通量（57600 L m–2 h–1）有效地消毒被细菌污染的水和防污功能。
➣SNAs的合成为探索可再生纳米纤维形式的抗菌和防污材料开辟了途径。
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03793
4. 具有垂直排列管道的蜂窝状CNTs @ SiO2纳米纤维气凝胶用于耐盐的太阳能海水淡化
➣邓红兵和丁彬合作基于以下原则设计了一种耐盐的纳米纤维太阳能蒸发器。利用纤维冷冻成型方法，将纳米纤维组装成具有垂直排列的管道的气凝胶，以实现高效的盐、水运输。
➣通过将碳纳米管（CNT）沉积在管道壁上，以通过管道中光的多次散射和吸收来实现高效的光吸收。为了满足机械强度和化学稳定性的要求，选择了柔性的静电纺SiO2纳米纤维作为蒸发器的结构元件。
➣与传统的太阳能蒸发器的缠绕路径相比，垂直排列的管道将极大地促进盐从蒸发表面向大量水的传输。
https://doi.org/10.1002/adma.201908269
5. 高导电、高弹性TiO2纳米纤维气凝胶
➣东华大学纺织科技创新中心俞建勇院士、丁彬教授、刘一涛教授报道了一种全新的TiO2本体形式——超轻、高弹TiO2纳米纤维气凝胶。
➣以柔性TiO2纳米纤维为构筑基元，以少量SiO2溶胶为化学交联剂，利用冷冻成型的方法，实现了TiO2纳米纤维的定向组装，制备出具有有序胞腔结构的TiO2纳米纤维气凝胶。
➣该纳米纤维气凝胶还具有超低的体密度（0.5 mg cm–3）以及超高的孔隙率（>99%）。进一步通过锂金属还原产生丰富的氧空位，从而有效地调控TiO2的电子结构，使其电导率高达38.2 mS cm–1。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202010110
6. 网状结构的陶瓷纳米纤维气凝胶具有优良的弯曲性和压缩性
➣本文提出了一种通用策略，即通过将具有高长径比的柔性二氧化硅纳米纤维组装成高度连续的交织蜂窝结构来制造兼具出色弯曲性和可压缩性的陶瓷纳米纤维气凝胶。
➣所得的气凝胶具有改善的结构连续性，具有增强的机械性能，包括大的压缩和屈曲应变回复率（85％），温度不变的超弹性（从-196°C到1100°C）和高达10万次循环的强大疲劳耐受性。
➣低热导率（0.0223 W m-1 K-1）以及出色的高温隔热性能使它们成为极端环境中隔热的理想选择。这种材料的成功合成可以为其他机械坚固的陶瓷气凝胶的开发提供启发。
https://doi.org/10.1002/adfm.202005928
