可以“回炉重造”的新型气凝胶 | NSR

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近日，研究者基于席夫碱反应构建了一种新型的“动态共价聚合物气凝胶”，开辟了一个全新的轻量化可回收的功能材料体系，有望为“碳达峰”和“碳中和”赋能。相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR），上海交通大学化工学院颜徐州教授与美国科罗拉多大学博尔德分校张伟教授为通讯作者。

该团队基于温和的席夫碱反应，使用常压干燥方式，制备出一种基于动态共价键交联网络的新型气凝胶材料，即动态共价聚合物气凝胶（Dynamic Covalent Polymer Aerogels, DCPAs）。凝胶的骨架由氨基和醛基缩合得到的亚胺键构成，它能够维持凝胶骨架的强度，并具有高的交联密度，使得聚亚胺湿凝胶在常温常压的干燥环境下即可转化为气凝胶块体材料。

动态共价聚合物气凝胶的制备过程、亚胺键交联网络及气凝胶的宏观性能。

该气凝胶具备传统的吸附和隔热等特性，并且具有优异的机械性能，包括柔性、韧性、回弹性、可加工性等。此外，它还可以实现“铸造-降解-再铸造”的闭环全回收过程：

1）向气凝胶中加入过量的胺，可使亚胺键通过转氨反应发生断裂，将气凝胶降解为一系列可溶或可分散的单体或低聚物；

2）在降解后的体系中，调整醛基和氨基的摩尔比，可以再次制备出DCPA气凝胶，完成回收再利用。

动态共价聚合物气凝胶的全回收过程。

此外，DCPA气凝胶的动态行为和常压干燥方式还意味着，它同时具有可修复、可焊接的全新特性。

总之，这项工作报道了一种全新的气凝胶体系，展示了它的多种应用潜力，而且为气凝胶材料的发展提供了一个符合可持续发展战略目标的研究视角。

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