纳米纤维素增强SiO₂气凝胶力学性能与微观结构

付菁菁^1,2，何春霞²，陈永生¹，王思群³

1. 农业部南京农业机械化研究所2. 南京农业大学工学院3. 美国田纳西大学再生碳中心

摘 要：为克服SiO₂气凝胶强度低、易破碎等缺点,通过原位溶胶-凝胶法制备纳米纤维素（CNF）增强SiO₂气凝胶,并对SiO₂气凝胶的化学结构、微观形貌和力学、物理性能进行表征分析,探讨了CNF对SiO₂气凝胶力学性能的增强机制。结果表明:CNF独特的纳米级网络结构可增强SiO₂颗粒之间的联结强度;Si—OH（960cm-1）和Si—O—Si（1 225cm-1、1 056cm-1和800cm-1）等特征吸收峰的出现表明,CNF与SiO₂之间形成稳定的化学键联结;采用不同含量CNF气凝胶作为SiO₂增强相均可达到增强力学性能的效果,同时仍能保持SiO₂气凝胶本身质轻、高孔隙率、高比表面积等特性;当以CNF质量分数为6wt%的溶液制备气凝胶时,CNF增强SiO₂气凝胶具有最优的力学性能,压缩模量和压缩强度分别为12.43 MPa和2.59 MPa。

关键词：纳米纤维素;SiO2气凝胶;力学性能;微观结构;