随着城市化进程和人民生活水平的提高，人们越来越注重追求健康而舒适的生活环境。室内作为大部分人一天中停留最久的活动场所，其质量直接影响到人们的身心健康和生活品质。然而，城市化改善了居住环境，却也给我们带来了潜在危机。随着装修材料的使用和室内能源的消耗，室内空气污染和温室气体排放大幅增加。据调查，室内空气的污染程度通常比室外高2到5倍，而HAVC（供暖、通风和空调）在建筑总能源需求中又占有约60-80%的能源消耗，如何有效地去除室内的污染气体，降低温室气体排放，已经成为了可持续发展议题中一个亟待解决的重要问题。
“中科唯沃”科研团队是由山东大学教授、博士生导师、泰山学者青年专家董人豪教授带领的一支年轻团队。团队致力于将生物质气凝胶技术应用于空气净化和保温隔热中，通过多次试验和改进，不断推进技术研发，成功地开发出了一种高效、低成本的材料——“醛新”生物质气凝胶。
气凝胶实物图
一、山重水复疑无路：技术“短板”难突破
气凝胶是一种由固体、液体或气体组成的多孔材料，有着惊人的轻盈性和优异的吸附、隔热性能，被称为“空气中的棉花糖”。其具有的高比表面积、低密度和低导热性，让它在热学、声学、催化载体、电子领域都有广泛的应用价值，被认为是建筑应用中最有潜力的净化、隔热材料之一。但在实践过程中，研究者们却面临着多项技术难题：
（一）亲水特性，制作工艺难
气凝胶的亲水性是其在建筑领域应用中的一个短板，该特性使得气凝胶容易吸附空气中的水蒸气，而破坏了原有的隔热性能。一些研究人员尝试将气凝胶进行疏水改性，以克服对湿气敏感的性质，比如现有的冷等离子体、氟代烷基硅烷改性技术，然而这些方式虽能解决问题，处理过程却过于繁琐和耗时。
（二）结构脆弱，应用落地难
此外，大多数气凝胶材料较为脆弱，结构容易被破坏，这极大限制了它们在建筑领域的应用。研究者们试图将气凝胶与其他高韧性材料或聚合物进行复合，尽管高含量的填料可以提高复合气凝胶的机械性能，但却使得其失去了低密度、导热性等其他重要性能。
因此，我们迫切地需要探索一种高效、可行的制备方法来构筑能够满足建筑领域应用的气凝胶材料。“中科唯沃”科研团队在长期的研究基础上，攻克重重困难，推出了一种“醛新”生物质气凝胶，开启了室内绿色生活的全新时代。
二、柳暗花明又一村：“醛新”材料引未来
（一）物化交叉，科技天然巧结合
结构示意图
采用“物化交叉”的室内空气净化新机制是“醛新”生物质气凝胶的一大特色。该气凝胶的加工原料主要来自生物质废料秸秆等天然物质，将秸秆碳气凝胶与g-C3N4相结合，在制备过程中经历了物理、化学和生物三个方面的交叉反应，形成了一种具有特殊结构和功能的材料。由于其物化交叉的特性，“醛新”生物质气凝胶不仅具有天然物质的优点，还具有高分子材料的优良性能，提高了材料的负载量和光催化活性，让净化更为彻底高效
（二）高效自洁，长效稳定护健康
“醛新”生物质气凝胶运用物理吸附和化学吸附的双重方式，对室内有害气体进行捕捉，能够高效地去除室内可以有效地去除室内的甲醛、苯、TVOC等有害物质。该气凝胶具有极高的比表面积和孔隙率，更利于分子扩散和物质吸附，达到空气净化效果。此外，材料还采用了光催化反应的技术，使其具备自清洁功能。在阳光或灯光照射下，气凝胶表面会产生活性氧和超氧自由基等物质，分解吸附于表面上的有害物质，从而实现对凝胶材料的自我修复和再生，大幅延长了气凝胶的使用寿命。因此，相较于传统空气净化技术，该气凝胶超高吸附效率、超长使用寿命的突出优势，无疑让其具备了长效稳定的空气净化效果。
（三）变废为宝，绿色环保可持续
制作过程图
该质气凝胶是一种绿色环保材料，通过将秸秆等农业废弃物转化为生物质气凝胶来清除室内污染物、降低能源消耗，不仅可以有效地净化空气、保温隔热，同时也能够将废弃物转化为有用的资源。其制备过程中不需要使用任何有害化学品，不会对环境造成二次污染。与传统的吸附剂相比，生物质气凝胶具有更高的环保价值和可持续性，符合现代人们对于健康、环保的追求。
（四）经济可行，空气治理最优解
作为一种功能性高分子材料，“醛新”生物质气凝胶具有独特的经济效益。以价格较为低廉的秸秆废弃物和尿素作为原材料，大大降低了材料研制成本，同时，该气凝胶具有性能高效、自清洁的材料特性，使用寿命长达数年，无需频繁更换，相比传统的空气净化设备，不仅节约了购买成本，还可以帮助省去维修、更换等费用，也能大大降低后期维护成本。在未来，“醛新”生物质气凝胶还将促进工业、医药、农业等领域的发展，开拓更广阔的市场应用前景。
团队研究成员
二十大报告中强调，应积极稳妥推进碳达峰碳中和，2023年中央经济工作会议提出，在落实碳达峰碳中和目标任务过程中锻造新的产业竞争优势。面对日益严峻的环境问题，科技创新已经成为推动环保事业发展的强大动力，“中科唯沃”科研团队将积极响应国家“双碳”行动号召，继续秉承“绿色、创新、责任”的理念，加强技术创新和市场拓展，为推动生物质气凝胶的应用和环保事业的发展而努力。
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