Linking Renewable Cellulose Nanocrystal into Lightweight and Highly Elastic Carbon Aerogel

链接：https://dx.doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b07833

现有的碳气凝胶由于结构工程的缺陷，其力学性能往往受到限制。本文提出了一种利用可再生纳米材料制备轻质高弹性碳气凝胶的有效方法。为了实现这一目标，机械性强的纤维素纳米晶（CNC）作为结构单元，魔芋葡甘聚糖（KGM）将CNC连接成连续的、定向排列的波纹状层。这种层状结构以及CNC与KGM之间的相互作用使其具有超高的结构稳定性和优异的力学性能，优于石墨烯和碳纳米管（CNT）基碳气凝胶。所制备的气凝胶在50%的压缩应变下，10000次循环后，可以保持100%的高度和90.6%的应力。它甚至可以承受高达90%的压缩应变1000个循环，而结构变形可以忽略不计。碳气凝胶独特的结构、优异的机械性能和高度灵敏的电流响应，使其能够准确检测人体生物信号，可以应用于压力应变传感器和可穿戴设备中。                 

Nitrogen-Doped Unusually Superwetting, Thermally Insulating, and Elastic Graphene Aerogel for Efficient Solar Steam Generation

链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c05666

这项工作报告了具有氮掺杂结构的超润湿性和机械强度强的石墨烯气凝胶。采用SEM、TEM、XRD、Raman和XPS等手段对NGAs的掺氮结构进行了详细的表征。利用高速摄像系统，通过测量缩回WCA和水滴浸渍过程，研究了热退火后异常的超润湿行为。结果表明，当热处理温度从200℃提高到1000℃时，NGA的亲水性越来越强，其超湿性在空气中可保持数周。为了揭示这一异常现象，本文通过实验和分子动力学模拟研究了氮掺杂的影响。进一步详细研究了空气暴露和空气湿度的影响，以清楚地说明整个物理图像。超湿行为是由于水分子对含氮位点的优先吸附，明显抑制了空气中碳氢化合物的吸附。利用NGA-600作为光热材料，结合其良好的机械弹性、高光吸收和良好的隔热性能，证明了所制备的气凝胶具有高效的光热和太阳能蒸汽产生性能，能量转换效率高达86.2%，回收稳定性好。