DOI: 10.1002/adfm.201907359
氣凝膠因其低堆積密度、高度多孔性和功能性能而被認為是各種應用的理想選擇。然而，復雜制造過程的時間密集性限制了它們在各個領域的潛在應用。近年來，纖維網絡的加入使得氣凝膠的性能和功能得到了改善。本文提出了一種簡便的方法來制備混合溶膠-凝膠電紡二氧化硅-纖維素二乙酸酯（CDA）基納米纖維，以產生熱穩定和機械穩定的納米纖維氣凝膠。熱處理可將二氧化硅-纖維素二乙酸酯網絡牢固地粘合在一起，從而增強氣凝膠的機械穩定性和疏水性，同時不會損害其高多孔性（＞98％）和低堆積密度（≈10 mg cm-3）。X射線光電子能譜和原位傅里葉變換紅外研究表明，二氧化硅與CDA網絡之間形成了強化學鍵，從而形成了具有機械和熱穩健性的交聯結構，并增強了對油的親和力。混合氣凝膠的超疏水性和高親油性使其成為溢油清潔的理想選擇，而其阻燃性和低導熱性可在需要高溫穩定性的各種應用中探索。
圖1.經溶膠-凝膠處理的CDA-二氧化硅納米纖維（順時針方向）制造納米纖維氣凝膠的各個階段，從硅溶膠和CDA溶液的溶膠-凝膠靜電紡絲（左上方）開始，以生成無珠的納米纖維，通過高剪切混合將其在非溶劑中切碎。然后將納米纖維的分散體冷凍并冷凍干燥以產生雜化NFA。對該初始氣凝膠進行熱處理會生成所需的氣凝膠，我們將其稱為雜化NFA-therm。
圖2.A）以蒲公英為載體的CDA-二氧化硅雜化NFA。SEM圖像顯示B）制備的CDA-二氧化硅雜化NFA的表面形貌。C）CDA-二氧化硅雜化物和D）僅CDA的NFA的孔結構。熱處理E）雜化和F）僅CDA 的NFA的數字圖像。G，H）熱處理的雜化NFA在不同放大倍數下的SEM圖像，I）熱處理僅CDA 的NFA。J）熱處理雜化NFA次生孔隙內的深度剖面圖和K）曲線圖。L）EDX層狀圖像顯示碳、氧和硅在構成雜化NFA的纖維表面的分布。
圖3.A）CDA-NFA、B）制備的雜化NFA、C）雜化NFA-therm的壓縮應力與％應變測試。（A）中的藍線代表60％應變時CDA-NFA的第一壓縮載荷。插圖顯示（A）CDA應變為60％的第一個循環期間及之后，B）制備的NFA應變為75％的第5個循環期間及之后和C）雜化NFA應變為83％的第5個循環期間及之后的NFAs的數字圖像。D）CDA的Hookean區域，制備的經雜化和熱處理的雜化NFA的應力-應變圖。E）雜化NFA-therm在40％壓縮應變下的疲勞測試的前50個循環（顯示了幾個選定的循環）。F）在σ-ε和疲勞測試后，SEM圖像顯示雜化NFA-therm的形態。
圖4.CDA、制備的雜化物和雜化NFA-therms A）立即和B）在丙酮中浸泡24小時后進行溶解度試驗。C，D）隨著放大倍數的增加，CDA和制備的雜化NFAs的原位FTIR光譜。
圖5.A）僅二氧化硅、CDA、制備和熱處理的雜化NFAs的XPS全掃描光譜，僅B）二氧化硅和C）雜化NFA-therm的Si2p核心能級光譜。D）在制備的NFA熱處理過程中，二氧化硅的表面硅烷醇基團與CDA的-OH基團之間相互作用的擬議方案。
圖6.1μL水滴在A）制備和B）雜化NFA-therm上隨時間推移的接觸角測量結果。C）制備并熱處理的NFA放入水中4個月。D）油（染成紅色）和水（染成藍色）滴放在雜化NFA-therm上。E）通過將NFA添加到油和水的混合物中來對熱處理的NFA進行油（染成紅色）和水（染成藍色）的分離步驟。F）NFA變紅是因為完全吸收了油以及G）吸收了油的NFA（染成紅色）位于左側培養皿中，而燒杯中只含水（染成藍色）。
圖7.紅外（IR）圖像，顯示剛從熱源中移出后立即在NFA底面上保持10分鐘 C）的經熱處理NFA的表面A）和側視圖B）。（B-D）的左上方顯示NFA標為靶心部分的溫度。D）雜化NFA-therm的易燃性低，顯示NFA的燒焦部分可阻止火勢蔓延。E）側面燒焦，中部未燒焦的NFA。F）展示CDA和雜化NFA-therm的可燃性的示意圖。
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