近日，科技日报记者从中国科学技术大学获悉，该校俞书宏院士团队以天然生物质和天然矿物为原料，制备了一种具有优良隔热和耐火性能的纯天然仿木气凝胶，相关研究成果日前发表于《德国应用化学》。
木材作为一种用途广泛的材料和丰富的资源，已被广泛使用了数千年。
近年来，各种具有独特物理性能和应用广泛的仿木材料也被开发出来。基于塑料和树脂的仿木气凝胶生物降解性差，会导致废物的积累并带来严重的环境问题。而基于现有的纳米结构基元的仿木气凝胶则存在可持续性不足、成本高等问题。因此，为解决目前材料的不可持续性问题，开发低成本、低能耗、环保的新型结构基元将对仿木气凝胶的发展起到至关重要的作用。
该团队巧妙地通过表面化学调控方法，成功实现了在温和条件下活化微米尺度的木屑颗粒表面，从而暴露出纤维素纳米纤维。这些颗粒表面的纳米纤维显著增强了颗粒之间的相互作用。结合单向冷冻技术，该团队成功构建了强韧耐用的仿木气凝胶。这种气凝胶有着与天然木材类似的取向通道结构，其仿木结构可以大大降低气凝胶的热导率，具有17.4毫瓦每米开尔文的超低径向热导率，优于现有纤维素基气凝胶材料和各类商用海绵。同时，加入天然黏土纳米片使得这种气凝胶的耐火性能也有了很大的改善，可以承受1300℃高温的火焰，并且至少在20分钟内不被烧透。
该团队研究人员认为，这种全天然仿木气凝胶的隔热和防火性能均优于天然巴沙木和大多数商业海绵，有望成为现有商业隔热材料的理想替代品。此外，其天然的原料来源和低能耗低排放的制备工艺使得这种气凝胶具有良好的生物降解性和可持续性，从而可以减少隔热材料在生产、使用和废弃过程中对环境的负面影响。
