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南京航空航天大学周铭:涉及气凝胶的三态凝胶在结构和功能上类似于天然活叶

论论资讯 | 2024-06-08 1144热度

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Aerogel-involved Triple-state Gels Resemble Natural Living Leaves in Structure and Multi-functions

Zhou Ming; Sheng Zhizhi; Ji Guangbin; Zhang Xuetong

Published:2024-06-07
DOI:10.1002/adma.202406007

研究背景

在自然界中,植物叶片不仅具有独特的光谱特征,还能进行蒸腾作用和光合作用,这些功能对生态系统至关重要。然而,人工合成具有自然叶片多功能的材料一直是科学界的巨大挑战。随着环境工程和能源转换领域的发展,开发能够模拟自然叶片结构和功能的材料变得尤为迫切。

研究内容

本研究在《Advanced materials》杂志上发表,题为“Aerogel-involved Triple-state Gels Resemble Natural Living Leaves in Structure and Multi-functions”。研究团队通过在聚乙烯醇水凝胶中嵌入超疏水二氧化硅气凝胶微粒,并加入吸湿性盐和叶绿素铜钠,成功制备了一种固体-液体-蒸汽三态凝胶,即“气凝胶参与的活叶”(AL)。这种新型材料在结构上与15种自然叶片样本高度相似,并且在蒸腾速度上达到了自然叶片的4-7倍。更重要的是,AL在无需自然呼吸作用提供能量的情况下,其光合作用效率是自然叶片的数倍。

研究意义

该研究的创新之处在于成功模拟了自然叶片的复杂结构和多功能性,不仅在光谱特征和蒸腾作用上达到了自然叶片的水平,还在光合作用效率上实现了超越。这一成果为能源转换、环境工程和仿生应用开辟了新的研究方向。通过这种气凝胶参与的三态凝胶,未来可能开发出更多高效、环保的材料和技术,对推动相关领域的技术进步具有重要意义。 这项研究不仅展示了人工合成具有自然叶片特性的材料的可行性,也为未来的材料科学和生物模拟技术提供了新的思路和方法。随着这一技术的进一步发展和应用,我们有理由期待在不久的将来,能够看到更多基于自然启发的高效能材料和技术。

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