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京都大学开发出像玻璃一样透明且可弯曲的气凝胶

发布时间：2024-01-29 浏览次数：

2024年1月19日，京都大学宣布成功制造出一种新型气凝胶。

众所周知，气凝胶作为一种导热系数极低的多孔材料，一直被寄希望于成为一种节能材料，多数由二氧化硅（SiO₂）制成。然而它“质脆”的特点使得其在制造过程中很脆弱且难以处理。不过在2007年时，同大学的一个研究小组发现，通过使用更柔韧的有机硅制造气凝胶，可以制造出一种在压缩时不易破裂且在变形时能够恢复的气凝胶。

而在近期的研究中，京都大学研究小组的目标是进一步提高抗弯曲变形的强度，并创造出更易于处理的气凝胶。与之前的研究一样，他们采用甲基三甲氧基硅烷作为制造有机硅骨架的原料，并采用溶胶-凝胶法制备气凝胶。

不过，这次为了形成均匀的网络结构，使用了有机强碱作为催化剂，以促进非离子块状聚合物型表面活性剂的凝胶化。通过这些创新，可以生产出直径为4-10纳米、孔径为5-20纳米的纤维状骨架气凝胶，使其具有很高的弯曲灵活性。此外，聚合反应过程中的pH值可通过强有机碱得到适当控制，从而获得更均匀的多孔结构和类似玻璃的透明性。

总结

尽管世界上已有许多关于提高气凝胶强度和柔韧性的研究，但大多数研究都是以牺牲透明度和孔隙率为代价来提高强度和柔韧性。相比之下，本研究同时实现了强度、柔韧性和透明度。

不过，为了能像处理聚合物泡沫等其他隔热材料一样处理气凝胶，必须提高其抗剪切变形的强度和柔韧性，而且其透明度也不如玻璃透明。研究小组将致力于进一步提高柔韧性和透明度，并利用高压超临界流体简化干燥过程，以改进制造工艺。目前相关研究成果已于2024年1月11日在线发表在国际学术期刊《自然通讯》上。