纤维素气凝胶将传统气凝胶的高比表面积、高孔隙率与纤维素的天然禀赋相结合，其核心优势在于绿色可持续：纤维素来源广泛、可再生且可生物降解，弥补了传统硅基或聚合物基气凝胶对化石资源依赖、难以自然降解的不足。此外，由纤维素纳米纤维或纳米晶体构建的三维网络结构，使其较脆性无机气凝胶具有更好的柔韧性与机械强度，有助于克服传统气凝胶易碎、加工性差的缺点。然而，纤维素气凝胶在实际应用中仍存在明显局限。其本征易燃性限制了在建筑保温等阻燃要求较高领域的应用；同时，绝对强度与耐热性相对有限，在超过200 ℃的高温环境下易发生热分解，难以满足极端工况需求。总之，纤维素气凝胶凭借绿色属性与结构可设计性成为前沿材料研究热点，但仍需在低成本制备工艺、多环境适应性（阻燃、热稳定性、机械性能）及规模化生产连续性等方面取得突破，才能实现从实验室向工业化的跨越。

近日，智能建造学院张清涛教授团队针对纤维素气凝胶热稳定性差、阻燃性能不足的关键问题，提出并验证了“化学交联—物理增强—结构填充”三组分协同调控策略。通过引入植酸（PA）作为化学交联剂与催化成炭组分、芳纶纤维（AF）作为物理增强骨架、纳米二氧化硅（Si）作为结构稳定填料，构建了纤维素复合气凝胶体系。实验结合分子动力学模拟，系统揭示了PA促进均匀介孔结构与致密炭层形成、AF通过缠绕与界面增强延长热传导路径、Si填充孔隙并构建高温稳定网络的三重协同机制。研究表明，当PA浓度为7wt%（10 ml）、AF含量为1.5wt%、Si添加量为0.5 g时，复合材料在三次点燃测试中实现自熄，热成像温差持续超过110 ℃，热释放速率峰值下降19.3%，并满足UL-94 V-0阻燃等级要求。该研究从分子层面阐明了“化学催化—物理屏蔽—结构锁固”的协同机制，为高性能、绿色可持续的纤维素基隔热阻燃材料的设计与应用提供了理论基础和技术路径。

图1  “化学催化-物理屏蔽-结构锁定”多级协同策略示意图

研究结果以论文形式发表于《Industrial Crops & Products》，题目为“Synergistic regulation and kinetic mechanism of cellulose-based Aramid fiber/Phytic acid/Nano-silica-aerogel thermal insulation and flame retardant properties”。张清涛教授为该论文的通讯作者。《Industrial Crops & Products》是爱思唯尔（Elsevier）旗下的国际学术期刊，该期刊以发表原创研究论文为主，核心定位是连接农业研究与工业应用。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669026005601