《Nano Letters》：木质结构启发的辐射多孔PI/MXene多功能复合气凝胶

Xylem-Inspired Polyimide/MXene Aerogels with Radial Lamellar Architectures for Highly Sensitive Strain Detection and Efficient Solar Steam Generation

Lei Pu, Haojie Ma, Jiancheng Dong, Chao Zhang, Feili Lai, Guanjie He, Piming Ma, Weifu Dong, Yunpeng Huang*, Tianxi Liu*

Nano Letters, 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01486

聚酰亚胺（PI）气凝胶因其具有低密度、高孔隙率、低热导率、高热稳定性以及良好的机械性能而在低温隔热、热防护、航空航天等领域具有广阔的应用前景。将PI气凝胶与导电材料复合可进一步拓展其在传感、电磁防护、柔性电子等领域的应用。然而，如何对复合气凝胶的微观结构进行设计以提高其力学性能，以及如何平衡PI气凝胶的力学性能与导电性，是研究者们关注的重点。

受双子叶植物木质部结构的启发，江南大学化学与材料工程学院刘天西教授课题组结合界面增强策略和径向冰模板法，开发了一种具有定向辐射多孔结构的PI/MXene导电复合气凝胶。利用MXene和PI之间的强界面作用力，层状MXene材料可首尾连接形成连续的薄片结构。在定向冷冻下冰晶可沿径向优先生长，从而对PI/MXene形成径向挤压，最终构建出类木质结构的PI/MXene导电气凝胶。这种具有中心对称辐射多孔结构和垂直定向孔道的仿生气凝胶表现出了优异的压缩回弹性、导电性能和定向水传输能力，作为压阻传感器时，其表现出0.1%-80%（60 Pa-76.5 kPa）的宽检测范围，100 ms和80 ms的快速响应/恢复时间，以及出色的循环稳定性，并可实时地检测多种人体运动。此外，PI/MXene复合气凝胶中的仿生水传输通道和MXene卓越的光热转换能力还赋予其优异的光热蒸发性能。因此，这项研究为开发高性能、多功能的PI复合气凝胶提供了新途径。

本论文第一作者为化工学院博士研究生蒲磊，通讯作者为黄云鹏副教授和刘天西教授。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01486

具有定向辐射多孔结构的PI/MXene导电复合气凝胶的构筑示意图