生物聚合物/二氧化硅纳米复合气凝胶是目前节能工程中极具吸引力的保温材料，但其机械强度和环境稳定性往往受到其困扰。木质素具有丰富的天然性质、高硬度、拒水性和耐热性，是一种很有吸引力的植物酚醛生物聚合物。然而，由于共溶胶过程不稳定，将木质素和二氧化硅集成到高性能的3D混合气凝胶中仍然是一个巨大的挑战。在硅藻中，缩合反应前的硅酸稳定是通过非共价相互作用中生物分子的干预而增强的。

近日，华南农业大学王清文教授，欧荣贤副教授以生物诱导的乙二醇稳定木质素/硅氧烷胶体为基础，采用水诱导自组装和原位矿化的特殊策略，合理设计和制备了具有多级微纳米结构和任意加工性能的植物多酚纳米复合气凝胶（LigSi）。

文章要点

1）干燥退火后得到的LigSi具有超高的比压缩模量(376.32 kN m kg⁻¹)和比压缩强度(75.79 kN m kg⁻¹)，这是由于疏水自组装和原位矿化的协同作用导致了强的粗颈微/纳米结构所致。此外，该气凝胶还表现出了卓越的性能组合，包括在33%到94%的宽RH范围下卓越和持久的隔热性能，优异的阻燃性能，耐~ 1200 °C的火焰而不解体，超低的近红外吸收(~ 9%)，以及固有的自清洁/超疏水性能(~ 158°WCA)。

2）多层纳米孔结构和固有的超疏水性使其导热系数低且耐湿。优异的防火性能归功于自形成的双焦/SiO₂屏障。木质素/二氧化硅的多尺度微观结构和化学性质的叠加使材料具有优异的光学性能和自清洁性能。这些集成的多功能性确保了纳米复合气凝胶作为一种有前途的生物基隔热材料，在极端环境中安全可靠地应用。

3）作为概念的证明，基于LigSi的双模热设备被设计用于在寒冷环境中为建筑模型内部产生补充加热。此外，LigSi的设计和制备为其他高性能木质素基纳米复合气凝胶(如木质素/TiO₂和木质素/Fe₃O₄等)的开发提供了巨大的动力，并将其应用于海水蒸发器、催化降解和储能等领域。

参考文献

Qi Fan, et al, Water-Induced Self-Assembly and In Situ Mineralization within Plant Phenolic Glycol-Gel toward Ultrastrong and Multifunctional Thermal Insulating Aerogels, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c00755

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00755