Biomimetische transparente geschichtete robuste Aerogele für thermische Superisolierung und triboelektrisches Nanogenerator

Transparente Aerogele sind ideale Kandidaten für thermisch isolierende Fenster, solarthermische Empfänger, Elektronik usw. Sie werden jedoch normalerweise durch energieintensives überkritisches Trocknen hergestellt und zeigen Sprödigkeit sowie niedrige Zugfestigkeit, was ihre praktischen Anwendungen erheblich einschränkt. Es bleibt eine große Herausforderung, transparente Aerogele mit hoher Zugfestigkeit und Zähigkeit herzustellen. In dieser Arbeit wurden biomimetische transparente robuste nanofaserbasierte Nanokomposit-Aerogele mit einer geschichteten nanofaserartigen Struktur durch vakuumunterstützte Selbstassemblierung in Kombination mit Drucktrocknung bei Umgebungsbedingungen erreicht. Die nacreartigen geschichteten homogenen nanoporösen Strukturen können Lichtstreuung verringern und stress effizient übertragen sowie Stresskonzentration unter äußeren Kräften verhindern. Die Aerogele zeigen eine attraktive Kombination aus exzellenter Transparenz und Hydrophobie, hoher Druck- und Zugfestigkeit, hoher Zähigkeit, exzellenter Verarbeitbarkeit, thermischer Superisolierung und einem weiten Arbeitsbereich der Temperaturen (-196 bis 230 °C). Es wurde gezeigt, dass sie für superisolierende Fenster von Gebäuden und hocheffizientes thermisches Management für Elektronik und menschliche Körper eingesetzt werden können. Darüber hinaus wurde ein Prototyp eines transparenten flexiblen aerogelbasierten triboelektrischen Nanogenerators entwickelt. Diese Arbeit bietet einen vielversprechenden Weg zu transparenten robusten porösen Materialien für Energieeinsparung/-ernte, thermisches Management, Elektronik, Sensoren usw.