DOI: 10.1002/adfm.201907359
气凝胶因其低堆积密度、高度多孔性和功能性能而被认为是各种应用的理想选择。然而，复杂制造过程的时间密集性限制了它们在各个领域的潜在应用。近年来，纤维网络的加入使得气凝胶的性能和功能得到了改善。本文提出了一种简便的方法来制备混合溶胶-凝胶电纺二氧化硅-纤维素二乙酸酯（CDA）基纳米纤维，以产生热稳定和机械稳定的纳米纤维气凝胶。热处理可将二氧化硅-纤维素二乙酸酯网络牢固地粘合在一起，从而增强气凝胶的机械稳定性和疏水性，同时不会损害其高多孔性（＞98％）和低堆积密度（≈10 mg cm-3）。X射线光电子能谱和原位傅里叶变换红外研究表明，二氧化硅与CDA网络之间形成了强化学键，从而形成了具有机械和热稳健性的交联结构，并增强了对油的亲和力。混合气凝胶的超疏水性和高亲油性使其成为溢油清洁的理想选择，而其阻燃性和低导热性可在需要高温稳定性的各种应用中探索。
图1.经溶胶-凝胶处理的CDA-二氧化硅纳米纤维（顺时针方向）制造纳米纤维气凝胶的各个阶段，从硅溶胶和CDA溶液的溶胶-凝胶静电纺丝（左上方）开始，以生成无珠的纳米纤维，通过高剪切混合将其在非溶剂中切碎。然后将纳米纤维的分散体冷冻并冷冻干燥以产生杂化NFA。对该初始气凝胶进行热处理会生成所需的气凝胶，我们将其称为杂化NFA-therm。
图2.A）以蒲公英为载体的CDA-二氧化硅杂化NFA。SEM图像显示B）制备的CDA-二氧化硅杂化NFA的表面形貌。C）CDA-二氧化硅杂化物和D）仅CDA的NFA的孔结构。热处理E）杂化和F）仅CDA 的NFA的数字图像。G，H）热处理的杂化NFA在不同放大倍数下的SEM图像，I）热处理仅CDA 的NFA。J）热处理杂化NFA次生孔隙内的深度剖面图和K）曲线图。L）EDX层状图像显示碳、氧和硅在构成杂化NFA的纤维表面的分布。
图3.A）CDA-NFA、B）制备的杂化NFA、C）杂化NFA-therm的压缩应力与％应变测试。（A）中的蓝线代表60％应变时CDA-NFA的第一压缩载荷。插图显示（A）CDA应变为60％的第一个循环期间及之后，B）制备的NFA应变为75％的第5个循环期间及之后和C）杂化NFA应变为83％的第5个循环期间及之后的NFAs的数字图像。D）CDA的Hookean区域，制备的经杂化和热处理的杂化NFA的应力-应变图。E）杂化NFA-therm在40％压缩应变下的疲劳测试的前50个循环（显示了几个选定的循环）。F）在σ-ε和疲劳测试后，SEM图像显示杂化NFA-therm的形态。
图4.CDA、制备的杂化物和杂化NFA-therms A）立即和B）在丙酮中浸泡24小时后进行溶解度试验。C，D）随着放大倍数的增加，CDA和制备的杂化NFAs的原位FTIR光谱。
图5.A）仅二氧化硅、CDA、制备和热处理的杂化NFAs的XPS全扫描光谱，仅B）二氧化硅和C）杂化NFA-therm的Si2p核心能级光谱。D）在制备的NFA热处理过程中，二氧化硅的表面硅烷醇基团与CDA的-OH基团之间相互作用的拟议方案。
图6.1μL水滴在A）制备和B）杂化NFA-therm上随时间推移的接触角测量结果。C）制备并热处理的NFA放入水中4个月。D）油（染成红色）和水（染成蓝色）滴放在杂化NFA-therm上。E）通过将NFA添加到油和水的混合物中来对热处理的NFA进行油（染成红色）和水（染成蓝色）的分离步骤。F）NFA变红是因为完全吸收了油以及G）吸收了油的NFA（染成红色）位于左侧培养皿中，而烧杯中只含水（染成蓝色）。
图7.红外（IR）图像，显示刚从热源中移出后立即在NFA底面上保持10分钟 C）的经热处理NFA的表面A）和侧视图B）。（B-D）的左上方显示NFA标为靶心部分的温度。D）杂化NFA-therm的易燃性低，显示NFA的烧焦部分可阻止火势蔓延。E）侧面烧焦，中部未烧焦的NFA。F）展示CDA和杂化NFA-therm的可燃性的示意图。
