细菌纤维素原位复合芳纶纳米纤维气凝胶的制备与性能

作     者：候风雷 王晓 杜冰 李佥 

作者机构：大连工业大学纺织与材料工程学院 大连工业大学生物工程学院 

出 版 物：《精细化工》 (Fine Chemicals)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：2024年度辽宁省属本科高校基本科研业务费专项资金资助项目(LJ212410152027) 

主　　题：细菌纤维素 芳纶纳米纤维 复合气凝胶 原位复合 功能材料 

摘      要：为提升细菌纤维素（BC）气凝胶的力学性能和阻燃性能，将芳纶纳米纤维（ANF）作为增强材料与原位生长的BC复合制备了BC原位复合ANF（BC/ANF）气凝胶。采用FTIR、XRD和SEM对BC/ANF气凝胶进行了结构表征，测试了BC/ANF气凝胶的热性能、阻燃性能和拉伸断裂性能，考察了ANF含量（以BC培养基质量计，下同）对BC/ANF气凝胶结构和性能的影响。结果表明，相较于BC气凝胶，ANF含量5.0%的BC/ANF气凝胶（BC/ANF-5.0%）的拉伸强度（946.13 kPa）增加了6.42倍，断裂伸长率（19.61%）提高了6.00倍，极限氧指数提高至22.38%，比表面积(78.2688 m2/g)增至1.42倍，导热系数降低至0.0352 W/（m·K）。ANF中的酰胺基团与BC中的羟基形成氢键，增强了二者的结合力；ANF在BC纤维网络中填充、缠绕，会产生范德华力促使相互吸引靠近，进而增强BC/ANF气凝胶的力学性能。ANF与BC纳米级的结合有效抑制了左旋葡萄糖的形成和分解，促进了炭化，大幅度提升了BC/ANF气凝胶的热稳定性和阻燃性能。