Page 92 - 《精细化工》2023年第3期

·548· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

3.1 冰模板法组装仿生颗粒 烯/壳聚糖复合气凝胶）。如图 10b~c 所示，rGCAMs
研究者将前体悬浮液直接用电喷雾印到冷却槽 由卷曲的石墨烯基复合板随机连接，利用静电相互
中 [68-70] ，并通过冰模板法冻铸成为支架，获得具有弹 作用和氢键作用，形成了 3D 互连的分级层状多孔
性、可压缩性和可恢复性的蒲公英状的微球中空结 网络，并呈现出独特的中心发散微通道结构。通过
构 [70] 。这种独特的中空结构能够利用高比表面积和 热机械分析仪（TMA）测得 rGCAMs 的杨氏模量约
短扩散距离来促进物质的传输，可应用于吸附剂、 为 197 kPa，进一步证明了 rGCAMs 优异的力学性
储能和转化、药物制剂、催化等领域。 能。另外，rGCAMs 具备多孔性、层次性、疏水性
GUO 等 [71] 采用电喷雾和冷冻干燥方法制备了 和可回收性以及随机填充效应，比表面积为 126.10
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具有“中心发散微通道”结构的还原氧化石墨烯 m /g，孔体积为 0.47 cm /g，这对各种有机溶剂和油
（rGO）/壳聚糖（CS）/戊二醛（GA）复合气凝胶 具有良好的吸附能力（吸附量高达 70~151 g/g），从
微球（rGCAMs）（图 10a，其中，GCAMs 为石墨 而在环境污染物处理方面表现出潜在的应用价值。

图 10 rGCAMs 的制造工艺和微观结构示意图（a~c） [71]
Fig. 10 Schematic illustration of the fabrication process and microstructures of rGCAMs (a~c) [71]

3.2 冰模板法组装仿生纤维 生产，仿生纤维可以进一步编织成纺织品。该过程主
一体化的（电）纺丝和冰冷冻组件通过调节冷 要是将分散良好的黏性水溶液以恒定速度挤出，并缓
冻温度、挤出速度等因素来调整孔道结构，从而合成 慢穿过冷铜环，随着纤维的逐渐冻结，冰晶在此处成
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高功能纤维来开发多尺度有序孔结构的隔热织物 。 核并远离冷铜环生长，从而构造了形态模板。所获得
仿生纤维独特的层次性、各向异性、开放式拓扑结 的冷冻纤维由电机收集，在此过程中，电机始终保持
构和高导电性，以及复杂温度场的设计，可进一步 低温，以避免冰融化。随后，对收集的冷冻纤维进行
拓宽高功能纤维的应用领域（可穿戴电子产品、轻 冷冻干燥，以保留其多孔微观结构。这种从纤维内部
质导电体和高绝缘织物），为宏观尺度上制备定向多 沿其轴向取向所得到的片层孔结构，有效改善了纤维
孔复合结构带来了新机遇 [58,72] 。 的力学性能（图 11b~d）。由于仿生多孔纤维微观结
CUI 等 [73] 在该领域取得了重要进展，制造工艺 构的轴向排列，得到的织物具有优异的隔热性能、主
如图 11a 所示，利用定向冷冻与溶液纺丝相结合， 动电热能力、良好的耐磨性和透气性，是一种具有较
实现了对齐多孔结构的丝素蛋白纤维的连续大规模 好前景的隔热和个人热管理材料。