7月6日消息，瑞士联邦材料科学与技术研究所（Empa）的Shanyu Zhao、Wim J. Malfait和Diego O. Sanchez Ramirez等研究人员以富含角蛋白的羊毛与羽毛废料增强二氧化硅气凝胶，制备出更坚固、且不脱落有害粉尘的超级隔热材料。成果发表于《ACS Materials Letters》（DOI: 10.1021/acsmaterialslett.6c00333）。
二氧化硅气凝胶由二氧化硅纳米颗粒构成的超多孔三维网络组成，绝大部分体积是空气，是当今最轻、隔热性能最好的材料之一，广泛用于阻断电动汽车电池和工业管道的热流。但其颗粒间连接脆弱，使用中会释放有害纳米颗粒，且材料本身易碎，制造商通常需用玻璃或陶瓷纤维增强。
研究团队的新方法以生物基废料替代这些增强纤维。他们先用羊毛纤维提取部分角蛋白用于其他应用，留下磺化角蛋白和刚性纤维残渣，经碱性溶液处理；再将处理后的废料加入二氧化硅凝胶，通过超临界干燥成型。过程中磺化角蛋白与二氧化硅颗粒配位，颗粒通过羟基间的氢键附着于纤维表面。碱性处理是关键——它使纤维表面粗糙化，从而增强与二氧化硅的相互作用，形成均匀连续的增强结构。
所得废料基气凝胶可耐受高达500℃的高温，且不会像传统气凝胶那样脱落有害硅尘。Shanyu Zhao表示，其工业合作伙伴反馈，陶瓷或玻璃纤维往往是材料主要成本，“比二氧化硅气凝胶本身还贵”。全球每年产生数百万吨废羊毛、羽毛和毛发，是廉价的角蛋白来源，使新材料更可持续且有望大幅降本。该工作为以生物基废料工程化廉价超级隔热材料提供了可行路径，对电动汽车热管理和工业保温的降本具有现实意义。
（来源：C&EN）
