中山大学周剑《AFM》丨常温干燥生物质气凝胶用于储能和发电

气凝胶因其具有极低密度有望作为轻质替代品应用在各种领域中，但其制造设备受到困扰，例如需要在极端条件下工作的超临界干燥器或冷冻干燥器。

近日，中山大学周剑团队提出了一种共价化学方法，用羧甲基壳聚糖(CMCs)强化纤维素纳米纤维(CNF)，通过环境干燥制备气凝胶。

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三嗪衍生物4-(4,6-二甲氧基[1.3.5]三嗪2-基)-4-甲基氯鎓水合物可以触发CNF和CMCs溶液的交联和凝胶化，形成酰胺键。这种方法产生了坚固的水凝胶，可以在环境挥发过程中抵抗毛细管力，并通过冷冻、溶剂解冻和交换以及环境干燥转变为气凝胶。

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轻质气凝胶具有良好的性能，包括优越的机械性能，12.0 mg cm−3的低密度，10.1%的低收缩率。CMCs/ CNF气凝胶还可以作为导电聚合物聚(3,4-二氧基噻吩)甲苯乙酯的载体，通过原位聚合来展示它们的应用。这些导电气凝胶被用于高性能超级电容器和湿气发电机。

该研究为气凝胶在环境条件下的精细结构设计提供了灵感和可靠的方法，并赋予其在储能和发电方面的应用前景。

参考文献

Songsong Tang, et al, Covalent Cross-Links Enable the Formation of  Ambient-Dried Biomass Aerogels through the Activation  of a Triazine Derivative for Energy Storage and Generation, Adv. Funct. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adfm.202205417

https://doi.org/10.1002/adfm.202205417

中山大学材料科学与工程学院周剑副教授为本文通讯作者，博士研究生汤松松为本文第一作者。该研究得到广东省自然科学基金、中山大学百人计划中央高校基本科研基金项目支持。