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  氣凝膠是高度多孔的固體材料，其中分散相是氣體，擁有超低密度，高表面積等特點。近年來。貴金屬（例如金，銀或鉑）氣凝膠作為一類新興的功能性氣凝膠材料，吸引了科研工作者的廣泛關(guān)注。貴金屬氣凝膠結(jié)合了貴金屬和氣凝膠的特性，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，高穩(wěn)定性，豐富的活性位點和高效的電子傳輸通道等特性，在可拉伸電子學(xué)，催化，等離激元和散熱等領(lǐng)域具有應(yīng)用價值。現(xiàn)有的貴金屬氣凝膠制備方法包括脫合金法，燃燒法，模板法和溶膠-凝膠法等。但是，這些方法具有制備時間長、制備溫度高、雜質(zhì)多和結(jié)構(gòu)不易控制等缺點。因此，迫切需要開發(fā)一種簡單有效的制備方法。

  凝膠理論認為當納米材料（即納米線，納米片或納米管）在溶劑中的濃度達到一定水平，它們相互觸碰和“鏈接”的機會變高，并可能觸發(fā)形成膠凝。遵循該凝膠形成理論，該團隊設(shè)計了原位合成銀納米線（AgNW）制備銀凝膠的方法，通過直接加熱配置的硝酸銀/乙二醇/氯化鐵溶液，將硝酸銀還原為銀納米線，并獲得銀納米線凝膠。該反應(yīng)中，乙二醇的作用是溶劑和還原劑。氯化鐵的作用是催化劑，加快還原速度并選擇性合成納米線。硝酸銀的濃度較高時，有利于凝膠的形成。如圖1所示，在150°C直接加熱硝酸銀溶液60分鐘后，通過冷凍干燥，獲得了AgNW氣凝膠。該AgNW氣凝膠具有高度多孔的結(jié)構(gòu)，密度可低至10.7 mg /cm³，在空氣中具有良好的穩(wěn)定性，并擁有出色的導(dǎo)電性和較好的機械性能。當氣凝膠的密度為24.3 mg / cm^3時，，電導(dǎo)率為2.1×10⁵ S / m，與傳統(tǒng)懸浮液冷凍澆鑄法制備的AgNW氣凝膠相比，此氣凝膠的電導(dǎo)率和楊氏模量顯著提高，分別為相應(yīng)值的126倍和4.6倍。

圖1. 硝酸銀溶液在150°C加熱60分鐘后形成了凝膠，冷凍干燥后獲得了銀納米線（AgNW）氣凝膠。

  為了提高該氣凝膠的彈性，將其和硅橡膠（PDMS）復(fù)合，制備了AgNW / PDMS氣凝膠復(fù)合材料，如圖2所示。該復(fù)合材料具有高的電導(dǎo)率的、出色的彈性，壓縮后的回彈速率可達7.2 米/分鐘。另外，該氣凝膠復(fù)合材料能感知外部的壓力，即形變能引起電阻變化，能應(yīng)用于振動傳感器領(lǐng)域。

圖2. a，b）AgNW/PDMS氣凝膠復(fù)合材料的SEM圖片，樣品的密度為40.2 mg/cm³；（c）應(yīng)力釋放后，壓縮的AgNW/PDMS氣凝膠復(fù)合材料的反彈過程的圖片;（d）10個加載和卸載循環(huán)下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（e）加載和卸載循環(huán)中應(yīng)變?yōu)?0％時的壓縮應(yīng)力（黑色正方形曲線）和彈性能的百分比（藍色正方形曲線）。

  總之，該原位合成制備銀納米線氣凝膠的方法較簡單，可大量生產(chǎn)，導(dǎo)電和力學(xué)性能大幅提高，這些優(yōu)勢可能引起人們較大的興趣，也能為其它金屬氣凝膠的原位合成制備提供借鑒意義。

  以上工作發(fā)表在Nanoscale (DOI: 10.1039/d0nr03958f)上。論文的第一作者為澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)工程學(xué)院黃舒博士，共同通訊作者為澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)工程學(xué)院楊杰教授與黃舒博士，合作者包括南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院馮闖教授等。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nr/d0nr03958f#!divAbstract