DOI:10.1016/j.seppur.2023.123917

传统的纤维增强气凝胶复合材料由于尺寸差异大、界面相容性差，主要以颗粒的形式沉积在填充纤维上，力学性能不足。在本工作中，通过简单的酸/碱催化两步法，在常压干燥下轻松建立了一种以电纺SiO₂纳米纤维（SNFs）为增强材料的新型压缩二氧化硅气凝胶（SNAG）。制备的SNAG具有独特的纤维核/壳骨架，获得了低密度、疏水性、强机械性和有效隔热的优异性能。SNAG对CH₂Cl₂的吸附能力为10.3g/g，可通过快速压缩和回弹以实现重复使用，压缩比为65%。含有0.6wt%SNFs的SNAG的机械强度可达0.23MPa，比不添加SNFs的纯二氧化硅气凝胶高出4.9倍。此外，SNAG已成功用作界面太阳能蒸发的隔热体，蒸发速率为1.31kg/m²/h，用于产生淡水。总之，所获得的SNAG是一种应用广泛且前景巨大的弹性气凝胶，为设计高强度气凝胶带来了新的启示。

图1.SNAG的制备方案：通过静电纺丝和煅烧工艺生产SNFs（a,b）；通过等离子体照射和破坏处理形成亲水性SNF段（c,d）；通过随后的酸/碱催化反应、溶剂交换、表面改性和APD技术合成SNAG气凝胶（e,f）。

图2.SNFs（a）、SAG（b）以及添加不同SNFs：0.4wt%（c）、0.6wt%（d）、0.8wt%（e）和1.0wt%（f）的SNAG的SEM图像。

图3.SNAG的TEM图像（a,b）；显示低密度SNAG的数字图像（c）；添加不同SNF含量的压缩气凝胶的收缩率和密度（d）。

图4.SAG和SNAG的FTIR（a）和XRD（b）曲线；SNAG的XPS光谱：全光谱（c）、C1s（d）、O1s（e）和Si2p（f）。

图5.SNAG表面上的水和对二甲苯液滴的光学（a）和红外热谱图（b）；SAG（c）和SNAG（d）的水接触角；水滴在SNAG侧表面上的滚动过程（e-h）。

图6.SNAG对水中正己烷（a-c）和氯仿（d-f）的选择性吸附；正己烷的吸附和挤出过程（g-j）。

图7.SNAG对不同有机溶剂的吸附能力（a）；具有不同SNF含量的SNAG对CH₂Cl₂的吸附速率（b）；在吸附CH₂Cl₂之前和之后SAG和SNAG的再循环吸附（c）和光学图像（d）。

图8.SNAG的不同变形试验（a-i）；不同SNF纤维含量的SNAG的压缩回弹应力-应变曲线（j）和添加0.6wt%的SNAG的循环压缩（k）。

图9.冰袋上SNAG的红外热图（a）；冰袋、手掌和热板上SNAG上下表面的温度分布（b）；SNAG和螺钉与热板接触10分钟后的红外热图（c）；图9c（d）中X4和X5的温度变化；热板上SNAG的红外热图（e）；不同SNF含量的SNAG上表面的平均温度（f）。

图10.SNAG-PAN/CB蒸发器的热蒸发过程（a）；SNAG-PAN/CB在不同光照强度下的水分蒸发率（b）、能量转换效率（c）和温度变化（d）。