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  石油基發泡緩沖材料（如EPS、EPE）因生產成本低、工藝成熟、性能穩定和機械性能優異而被廣泛應用在運動器材、運輸包裝、建筑材料等領域。然而，隨著工業化進程的加快和人口增長，能源危機和環境污染已成為日益突出的問題。石油基泡沫材料的不可降解性已成為阻礙可持續發展的主要挑戰之一。因此，減少對傳統石油基材料的依賴，轉而追求具有卓越性能的環保可再生替代品正在成為科研界和工業界的共同目標。

  纖維素作為最豐富和可再生的天然聚合物之一，具有生物相容性、可降解性和廣泛的來源等優點，使其成為最有可能替代傳統石油基材料的優勢。由其延伸的纖維素基氣凝膠材料具有令人滿意的可持續性、孔隙率和彈性，是替代傳統石油基泡沫的有前途的材料。然而，親水纖維之間形成的粘性聚集和弱支撐力引起的孔隙塌陷對其進一步應用提出了挑戰。

  近日，天津科技大學馬曉軍教授課題組創新性地合成了一種孔規整化的纖維素基氣凝膠，它通過表面界面調制來使氣凝膠獲得類承重結構，賦予氣凝膠卓越的結構強度、機械彈性和耐水性。具體來說，纖維素和聚乙烯醇通過非定向冷凍干燥形成交織骨架。至關重要的是，體系中的鼠李糖脂表面活性劑促使聚合物網絡形成穩定均勻的氣泡，并在冷凍過程中驅動框架結構的規整化，促進精細機械結構的構建。相比于先前定向冷凍技術驅動的冰模板法，該方法避免的對于冷凍源和模具的嚴格調控，更適用于簡單高效制造。此外，通過檸檬酸酯化反應的界面增強和疏水性硅烷通過化學氣相沉積的包封使氣凝膠具有更好的回彈性和水下耐久性。

圖1 受承重結構啟發的 S-RCCP 氣凝膠的設計和制造。

圖2 氣凝膠的形貌和結構表征。

圖3 氣凝膠的力學性能表征。

圖4. 氣凝膠的疏水和耐水特性。

圖5. 氣凝膠與 EPE 和 EPS 的緩沖性能和模擬運輸緩沖包裝應用的比較。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202415937