Hierarchically Organized Biomimetic Architectured Silk Fibroin–Ceramic-Based Anisotropic Hybrid Aerogels for Thermal Energy Management

材料科学 丝素 陶瓷 复合材料 各向异性 热的 高分子科学 丝绸 纳米技术 量子力学 物理 气象学
作者
Hajar Maleki,Thomas Fischer,Christoph Bohr,Jaqueline Auer,Sanjay Mathur,Barbara Milow
出处
期刊:Biomacromolecules [American Chemical Society]
卷期号:22 (4): 1739-1751 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acs.biomac.1c00175
摘要

Due to the current energy crises, the search for thermal energy management systems based on thermal insulating porous materials has drawn a significant deal of attention. Herein, we demonstrated the thermal insulation and management capabilities of cuttlefish bone mimetic aerogels with hierarchically organized porous structures directly fabricated from surface-modified and self-assembled silk fibroin (SF) biopolymer extracted from Bombyx mori silkworm cocoon biomass; hereafter, the materials developed referred to as X-AeroSF. Exploiting from creating an interpenetrating network of the secondary ceramic components of various one-, two-, and three-dimensional sepiolite (Mg2H2Si3O9·xH2O), MXene (Ti3C2TX), and silica nanostructures inside the self-assembled SF biopolymer and subsequent uni-directional freeze-casting and drying the resulted hydrogels, composites with aerogel features were obtained. The obtained aerogels possess low bulk density (ρb = 0.059-0.090 g cm-3), low thermal conductivities (λ = 0.035-0.042 W m-1 K-1), and high thermal stability (up to ∼260 °C) with multi-modal lamella-bridge porous microstructures found in the cuttlefish bone structure. In addition, the intriguing anisotropy in the X-AeroSF composite porous structure enables thermal dissipation along with the aligned pore directions, thus decreasing the local overheating on the heated side. As a result, an improvement in thermal insulation in the perpendicular direction with respect to the pore lamellae was obtained. Therefore, the exquisite thermal energy management, biodegradability, low bulk density, fire resistivity, together with possible manufacture scalability of X-AeroSF composite, make this material attractive for future practical applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
kongzhiqiqi完成签到,获得积分10
1秒前
滴答完成签到 ,获得积分10
1秒前
浅浅殇完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
8秒前
滴答发布了新的文献求助10
11秒前
高高的天亦完成签到 ,获得积分10
12秒前
星空完成签到 ,获得积分10
13秒前
文艺的青旋完成签到 ,获得积分10
13秒前
青黛完成签到 ,获得积分10
20秒前
大橙子发布了新的文献求助10
24秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
25秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
29秒前
明钟达完成签到 ,获得积分10
37秒前
byyyy完成签到,获得积分10
40秒前
高高的哈密瓜完成签到 ,获得积分10
44秒前
Rondab应助橙汁采纳,获得10
47秒前
读书的时候完成签到,获得积分10
49秒前
颜云尔完成签到,获得积分10
1分钟前
孤独雨梅完成签到,获得积分10
1分钟前
woobinhua完成签到 ,获得积分10
1分钟前
雪落你看不见完成签到,获得积分10
1分钟前
十月天秤完成签到,获得积分0
1分钟前
依文完成签到,获得积分20
1分钟前
ymr完成签到 ,获得积分10
1分钟前
哦哦哦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
jzmupyj完成签到,获得积分10
1分钟前
大橙子发布了新的文献求助10
1分钟前
xdlongchem完成签到,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
小梦完成签到,获得积分10
1分钟前
xuhang完成签到,获得积分10
1分钟前
ZSHAN完成签到,获得积分10
1分钟前
美满的机器猫完成签到,获得积分10
1分钟前
王小磊完成签到,获得积分10
1分钟前
谢花花完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
瓦罐完成签到 ,获得积分10
1分钟前
扁舟灬完成签到,获得积分10
1分钟前
Cpp完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038128
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575831
关于积分的说明 11373827
捐赠科研通 3305610
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819255
邀请新用户注册赠送积分活动 892655
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022