阻燃纳米二氧化硅气凝胶的仿生制备进展

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1、第41卷第24期广州化工Vol.41No.242013年12月GuangzhouChemicalIndustryDecember.2013*阻燃纳米二氧化硅气凝胶的仿生制备进展刘丽华，王海英，张施宇(东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要:自然界中的稻秆是一种二氧化硅(SiO2)/纤维素的纳米复合材料，SiO2与纤维素在纳米尺度的复合，使稻秆质轻和刚柔并具。效仿天然植物复合材料的构筑原理，纳米纤维素模板法仿生制备轻质阻燃材料纳米二氧化硅气凝胶。综述了二氧化硅的仿生制备、二氧化硅气凝胶的制备，探讨了仿生制备的轻质阻燃材料纳米二氧化硅气凝胶的应用前景

2、。关键词:气凝胶;阻燃;仿生制备中图分类号:TQ352，TQ175文献标识码:A文章编号:1001－9677(2013)24－0015－03*ProgressofBiomimeticSynthesisofFire－retardantNano－silicaAerogelsLIULi－hua，WANGHai－ying，ZHANGShi－yu(CollegeofForestry，NortheastForestryUniversity，HeilongjiangHarbin150040，China)Abstract:Thestrawofthenaturewasakin

3、dofnano－compositesofsilica(SiO2)/cellulose，thestrawofsilica(SiO2)andcelluloseatthenanoscalecompositewaslightweightandrigid.Lightweightandfire－retardantmaterialsofnano－silicaaerogelswerebiomimeticsynthesizedbynano－cellulosetemplate，emulatingthenaturalplantcompositesbuildingtheory.Bi

4、omimeticsynthesisofsilicaandpreparationofsilicaaerogelsweresummarized，theapplicationprospectsoflightweightandfire－retardantmaterialsofnano－silicaaerogelswithbiomimeticsynthesiswerediscussed.Keywords:aerogel;fire－retardant;biomimeticsynthesis自然界中植物种类丰富多样，天然功能性无机－有机纳米在自然界中，天然功能性无机－有机

5、纳米复合材料中，无复合材料在自然界中随处可见，如天然植物秸秆等。自然界中机质为功能中心，有机聚合物起结构模板和改善材料综合性能的稻秆是一种二氧化硅(SiO2)/纤维素的天然纳米复合材料，的双重作用。利用有机结构模板剂，自组装无机－有机纳米复SiO2与纤维素在纳米尺度的复合，使稻秆质轻和刚柔并具。SiO2合材料，探索天然有机高分子在植物矿化中的模板效应，将其的存在不仅为稻秆提供强度支撑，也直接影响其抗病虫害的能应用于环境友好型的功能性复合材料的定向设计和组装，是目［1］［1－3］力。来源于天然植物灵感的结构仿生、先导化合物模板仿生前天然有机高分子材料研究热点之

6、一。天然高分子材料，制备等的制备方法在环境友好型材料仿生制备领域方兴未艾。如植物中的纤维素、木质素等具有良好的生物降解性和生物相容性，是一种环境友好型材料。竹子以天然空心纤维为增强剂1二氧化硅的仿生制备［4－8］等。仿生学的相关概念如表1所示。［4－8］表1仿生学的相关概念［4－8］Table1Bionicsrelatedconcepts名词含义仿生学是一门综合性边缘学科，是生命科学与工程技术科学相互渗透，复制自然和从自然获得想法，彼此结合而产生仿生学的。1960年，美国召开第一届仿生讨论会，将这门学科定名为仿生学。从生物材料形态和结构的仿生发展到材料制备的

7、仿生(材料仿生)。如太阳能电池设计从树叶得到灵感等。植物结构仿生学作为新兴的边缘交叉学科，是在仿生学的基础上发展起来的，通过研究自然界植物系统的优异结构和功植物结构仿生学能特征，并有选择性的在设计过程中应用这些结构原理和特征进行设计。结构仿生是从自然界的物象的力学特性、结构关系、材料性能等吸取灵感，获得适用于建筑结构领域的相似规律，从而结构仿生实现传统结构无法实现的功能要求。*基金项目:院级大学生创新训练项目(2013);人力资源和社会保障部留学回国人员科技活动择优资助项目(No:07041311401)。作者简介:刘丽华(1991－)，女，本科生，主要从事

8、森林防火和阻燃纳米二氧化硅气凝胶的仿生制备研究。通讯