随着全球变暖加剧，节能建筑对高性能隔热保温材料的需求日益迫切。然而，市面上常见的传统石油基泡沫存在高度易燃和难以降解的问题。尽管新兴的生物基气凝胶具备可再生和可降解的环保优势，但它们通常面临着机械强度不足和易燃的双重挑战。

  为解决这些挑战，东北林业大学黑龙江省阻燃重点实验室研究团队与南昆士兰大学的研究团队开展了相应的研究（Journal of Materials Science & Technology. 259 (2026) 268-278; Chemical Engineering Journal. 2024; 498: 155181(Highly Cited paper)）。在前期研究的基础上，研究团队从自然界的“硅化木”中获取灵感，通过一种自下而上的仿生矿化策略，成功研发出一种兼具超高强度、卓越防火性能和超隔热能力的几丁质基气凝胶（SiB@CC）。

  2026年4月27日，该项研究成果以“Silicified Wood-Inspired, High-Strength Fire-Resistant Chitin-Based Aerogels for Sustainable High-Temperature Thermal Insulation”为题发表在材料领域国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。文章第一作者是东北林业大学博士研究生徐凯，东北林业大学刘鲁斌教授、徐悦博士后和南昆士兰大学宋平安教授为共同通讯作者。

“硅化木”的启发的仿生气凝胶

  在日常建筑和工业设备中，热防护与保温材料不可或缺。传统的有机保温材料的易燃性和降解性给人类生活带来了一定的困扰。近年来，虽然生物基气凝胶通过引入无机填料可同时提高气凝胶的机械性能和防火安全性，但过量添加无机物会导致气凝胶变脆，从而大幅降低其力学强度。本工作受此硅酸盐浸渍原位矿化过程的启发，利用生物大分子搭建骨架，再通过人工矿化过程构筑了坚硬的无机保护层，从而赋予几丁质基气凝胶优异的综合性能。

图1 硅化木的形成过程示意图以及受此启发的SiB@CC仿生矿化气凝胶的制备流程示意图

  高机械强度：得益于致密的矿化层，SiB@CC 气凝胶展现出了优异的力学性能。气凝胶的强度随着浸渍液浓度的增加而提高。其中，SiB@CC-25 气凝胶的抗压强度高达2.25 MPa，压缩模量达到26.29 MPa，比未矿化的CC 气凝胶分别提升了1945%和852%。此外，其能量吸收效率超过了大多数传统的聚合物、金属和陶瓷材料，展现出极强的抗压和缓冲能力。

图2 SiB@CC气凝胶的机械性能

  超隔热性能：在高达50 kW/m2的持续热辐射下，SiB@CC-25无法被点燃。相比于CC气凝胶，其热释放峰值（pHRR）降低了96.0%，总烟释放量降低了86%，并且几乎不产生致命的一氧化碳气体，火灾增长指数（FGI）降低了99%，能为火场逃生争取宝贵的时间。使用 1300 °C的丁烷喷枪直接持续轰击气凝胶表面长达600秒，气凝胶表面不仅没有发生火焰蔓延，其背面的平均温度仅维持在130.4 °C。

图3 SiB@CC气凝胶防火、超隔热及疏水性能

  总结与展望：东北林业大学黑龙江省阻燃重点实验室研究团队与南昆士兰大学的研究团队这项合作研究，通过仿生矿化策略将海洋废弃物（几丁质）转化为一种集“高强、防火、高温隔热”于一身的多功能生物基气凝胶材料。这项工作为替代传统石化基隔热材料提供了一种切实可行的生物基方案。它有望应用在节能建筑、航空航天隔热以及轨道交通等极端热防护领域，为全球可持续发展和碳减排目标贡献力量！

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.75626

团队介绍：

  东北林业大学高性能阻燃高分子团队致力于高性能火安全材料、多功能型生物基复合材料及森林化学灭火剂的基础与应用研究，获得国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目、黑龙江省重点研发计划、黑龙江省自然科学基金项目及企业产学研合作等项目的支持。具体研究领域包括：火安全高分子电解质、生物基气凝胶、智能响应型高分子/灭火体系、可穿戴智能材料与器件、人机融合等新兴领域的应用。团队长期招聘相关领域的硕士、博士及博士后，有意者欢迎联系（liulubin@nefu.edu.cn）。