工業建筑和維持室內舒適溫度所消耗的能量占到世界每年總能耗的30%以上，隔熱材料的使用可以提高建筑物的能量利用率和降低能耗。然而，傳統的有機隔熱材料普遍易燃，有機阻燃劑的使用則會對環境和人類健康造成危害；無機隔熱材料的熱導率普遍偏高。而一般的有機無機復合隔熱材料雖然阻燃性有所提高，但仍難耐受長時間的火焰侵蝕，因為單分散狀態的無機組分會隨著聚合物基體的燃燒而逐漸脫落，從而失去保護作用。

最近，中國科學技術大學俞書宏教授課題組以殼聚糖為三微軟模板，發展了一種酚醛樹脂（PFR）與SiO2共聚和納米尺度相分離的合成新策略，成功研制了具有雙網絡結構的PFR/SiO2復合氣凝膠材料。研究論文發表在Angew.Chem.Int.Ed.上，論文的第一作者是博士后于志龍。

 圖1 雙網絡結構的PRF/SiO2復合氣凝膠的制備過程及結構示意圖

這種雙網絡結構的復合氣凝膠具有樹枝狀的微觀結構，纖維的尺寸在20nm以內，且兩種組分各自都成連續的網絡，實現了有機、無機組分在納米尺度上的均勻分散，兩組分間具有很強的界面相互作用。

圖2.雙網絡PFR/SiO2復合氣凝膠的微觀結構和組分分布圖。

 研究者通過調控硅源的添加量即可調控復合氣凝膠的密度、無機含量、力學強度等物理參數。這種復合氣凝膠可以承受60%的壓縮而不破裂，具有一定的機械強度和可加工性。該氣凝膠具有很好的隔熱效果，最低熱導率可達0.024W/m.K，優于傳統的發泡聚苯乙烯等材料，在相對低溫和低濕度的環境下，其熱導率維持在0.028W/m.K。

圖3. PFR/SiO2復合氣凝膠的物理性能表征。（a）密度，（b）無機含量，（c）熱釋放速率，（d）力學壓縮曲線，（e）熱導率隨溫度變的化，（f）熱導率隨濕度的變化。

這種獨特的雙網絡結構賦予該氣凝膠優異的防火阻燃性能，研究人員用丙烷丁烷噴燈火焰（1300 oC）和酒精燈火焰（500～600 oC）來檢測氣凝膠的耐火性，并用紅外熱成像儀記錄樣品背面的溫度變化。經過30分鐘的測試，噴燈火焰下樣品背面溫度穩定在300 ℃左右，酒精燈火焰下溫度穩定在150oC左右，而且，隨著有機組分的燃燒，SiO2網絡暴露出來并附著在氣凝膠表面而不會脫落，繼續發揮隔絕熱量的作用。這種材料可以避免在發生火災時建筑物承力結構的失效，為發生火災事故時人員撤離爭取了時間。

圖4. PFR/SiO2復合氣凝膠在噴燈火焰（左）和酒精燈火焰（右）下的隔熱阻燃效果。