作为世界上最轻的材料之一，气凝胶被广泛应用于保温隔热、电磁屏蔽、环境保护等领域。然而，由于其强度较低，在某些特定环境中的应用受到严重限制。天然材料精致的结构和优异的特性为改善气凝胶的性能提供了指导。尽管仿生气凝胶作为一种新兴的材料已经受到研究人员的广泛关注，然而，到目前为止与仿生气凝胶材料相关的综述论文寥寥无几。

 图4 仿生气凝胶材料未来的发展。

挑战与展望

  本文对仿生气凝胶材料的类别、制备方法以及应用领域进行了全方位的总结和归纳，并分析了从生物材料过渡到仿生气凝胶材料的重要方法。通过集中讨论仿生气凝胶材料的基本特性，希望为该领域的发展提供一个简明概要。为促进仿生气凝胶材料的发展，本文提出了仿生气凝胶材料在科学研究中所存在的挑战及解决策略。

  首先，由于生物材料的固有特性难以复制，通过模仿生物材料得到的仿生气凝胶要获得与生物材料完全相同的特性具有很大的挑战性。对于仿生高强度各向异性气凝胶而言，揭示其力学性能与取向结构之间的关系、建立理论模型、实现气凝胶网络在分子、微纳米尺度上的精确设计仍需进一步探索。在仿生的异质复合气凝胶体系中，设计异质界面分子的相互作用仍然是一项艰巨而富有挑战性的任务。从生物材料的微观结构入手，精确模仿这些结构并更深入地挖掘其具有特殊功能的机理，是未来制备多功能仿生气凝胶材料的关键。

  此外，尽管近年来仿生气凝胶的制备工艺正在逐步优化，应用领域也更加广泛，但在材料的成型和干燥过程中，传统的超临界干燥和真空冷冻干燥仍然不可或缺。这一过程不仅耗时，而且严重依赖于设备。因此，简化气凝胶的制备工艺、缩短其生产周期、提高其制备效率是未来仿生气凝胶材料发展的重要方向。

  最后，与传统隔热保温材料相比，仿生气凝胶材料虽优势明显，但生产成本较高，价格昂贵。有效降低仿生气凝胶材料的成本，一方面有赖于制备工艺的突破，另一方面要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。

  原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ta/d4ta00851k