随着科学技术的发展，人们对未知领域的探索逐步扩大，对保温材料的性能要求越来越高。保温材料不仅需要在常温条件下具有回弹性以抵御外部作用力，还需要在极端条件下保持优异的机械性能稳定性和保温性能。有机气凝胶材料由于具有高孔隙率，低密度，耐腐蚀性和低导热系数等优点，受到广泛关注。然而，在低温条件下，有机聚合物的分子链运动被“冻结”，表现出易碎脆性。因此实现有机气凝胶的低温回弹性成为极具挑战性的工作。
本室选用壳聚糖为基材，三聚氰胺甲醛树脂作为交联剂和阻燃剂，在赋予气凝胶阻燃性的同时，还赋予气凝胶三维网络的稳定性，进而抑制了气凝胶在压缩过程中分子链的相对滑移，降低材料塑性形变。采用定向冰晶模板法，使气凝胶具有极薄的孔壁，进而实现气凝胶优异的回弹性能。所得气凝胶展示出各向异性的机械性能，其轴向展示出高强度，压缩模量高达18 MPa；而径向展示出优异的回弹性能，并能承受自身重量1000倍的物体，物体移除后气凝胶能够迅速恢复原状。且气凝胶在-198 oC的液氮环境中仍然展示出优异的回弹性能。结合有限元分析，揭示了气凝胶具有回弹性以及低温回弹的机制。该气凝胶在极端环境仍然展示出优异的保温性，在-198 oC的液氮环境以及酒精喷灯灼烧环境中，气凝胶内部温度可维持在一个适宜的范围内。此外，该气凝胶还兼有优异阻燃性能、耐水性及性能稳定等优点。这些特性使得气凝胶在航空、航天等领域具有广阔的应用前景。
该工作近期发表在J. Mater. Chem. A上，并入选“2020 Hot Paper”。该论文第一作者为本室博士生汪婷。
