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硅藻硅化工艺开发绿色柔性二氧化硅复合气凝胶

Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2024-03-23 , DOI: 10.1038/s41598-024-57257-x
Valerie Tan 1 , Florian Berg 1 , Hajar Maleki 1, 2
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在这项研究中,我们从天然硅藻的硅化过程中汲取灵感,首次开发了新型仿生二氧化硅复合气凝胶和冷冻凝胶。我们的仿生方法涉及用聚乙烯亚胺 (PEI) 修饰酪氨酸酶介导的氧化丝素蛋白 (SFO) 表面。这种改性在 SF 聚合物上引入了充足的胺基,从而催化了硅酸对 SFO-PEI 凝胶表面的硅化。该过程模拟硅藻中发现的长链多胺和硅蜡蛋白的催化功能,从而在初级 SFO-PEI 网络凝胶表面形成二氧化硅网络结构。 SFO-PEI凝胶基质在此过程中发挥双重作用:(1)它提供了许多胺官能团,直接催化多孔结构外表面硅酸的硅化,而不将所产生的二氧化硅网络封装在凝胶中。 (2)它作为灵活的机械支撑,促进二氧化硅网络的形成。因此,最终的陶瓷复合材料表现出机械柔性性质(例如,循环压缩性高达 80% 应变),这与传统的复合气凝胶不同。通过模仿硅藻的硅化过程,我们能够简化二氧化硅-聚合物复合气凝胶的开发。它消除了对表面活性剂、涉及溶剂交换和凝胶洗涤的多步骤程序的需要。相反,反应在温和的条件下发生,简化了复合气凝胶的制造过程。





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更新日期:2024-03-24
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