[摘要]西安保温铝卷气凝胶因具有表面积大，密度低，导热系数低，孔隙率高等优异特性，而广泛用于生物支架，储能器件，传感器，污染物处理，保温材料等领域。在过去的几十年中，致力于开发各种如二氧化硅，氧化石墨烯，碳纳米管和具有许多不同功能的合成聚合物等气凝胶材料。
气凝胶因具有表面积大，密度低，导热系数低，孔隙率高等优异特性，而广泛用于生物支架，储能器件，传感器，污染物处理，保温材料等领域。在过去的几十年中，致力于开发各种如二氧化硅，氧化石墨烯，碳纳米管和具有许多不同功能的合成聚合物等气凝胶材料。然而这些材料要么机械性能差，要么是由不可再生的材料制成。另一方面，生物质在地球上分布广泛，来源丰富，成本低廉，生物相容性和生物降解性高，与氧化石墨烯和合成聚合物相比，它们成为新一代气凝胶更有吸引力的组成部分。
从植物细胞壁提取的纤维素纳米纤维（CNFs）具有良好的力学性能，重量轻，可用性充足，是气凝胶最适合和广泛使用的组分。然而，纳米纤维素气凝胶的自下而上的制备过程通常涉及多个步骤，包括化学，酶促或机械处理从植物提取纳米纤维素，分散到溶液中，然后通过不同的技术重构成气凝胶。能源和时间的消耗在中成为自下而上方法无法大规模生产应用的主要限制之一。同时，由于CNF的随机组装，重建的气凝胶通常具有各向同性的结构。因此通过这种自下而上的方法来构建各向异性结构仍然具有挑战性。
近日，来自美国马里兰大学的课题组报导了一种简单而有效的自上而下的方法。他们通过简单的化学处理直接从天然木材制备各向异性木材气凝胶。木材气凝胶由于通过去除木质素和半纤维素破坏细胞壁而具有各向异性结构特性的层状结构。层状结构导致各向异性的木材气凝胶具有良好的机械压缩性和抗脆性（高达60％的可逆压缩和10000次压缩循环后应力保持约90％）。此外，木材气凝胶的各向异性结构具有在每个单独层内逐层堆叠和排列的纤维素纳米纤维的弯曲层，使得木材气凝胶具有各向异性导热系数，各向异性因子约为4.3。可以实现垂直于纤维素排列方向的0.028W / m·K的非常低的导热率和沿着纤维素排列方向的0.12W / m·K的导热率。导热系数不仅比天然木材低很多（约3.6倍），但也低于大部分商业保温材料。自上而下的方法是低成本的，可大规模生产的，简单而有效的，代表了制备高质量气凝胶材料的有希望的方向。该研究成果发表在《ACS Nano》期刊上。