眾所周知，固固復(fù)合材料是以一種固體材料為基體相而以另一種固體材料為增強(qiáng)相形成的復(fù)合材料，其具有輕質(zhì)高強(qiáng)特征，已廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車工業(yè)、計(jì)算機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域；另一方面，液液復(fù)合材料，即乳液，也已在日常生活中得到普遍應(yīng)用，如護(hù)膚品、油漆等。固固復(fù)合材料以固體狀態(tài)存在，本質(zhì)上屬于固體材料范疇；而液液復(fù)合材料以液體狀態(tài)存在，本質(zhì)上屬于液體材料范疇。固體材料具有骨架穩(wěn)定、易成型、可加工、力學(xué)性能好等特點(diǎn)，但固體材料往往難以發(fā)生快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)；液體具有界面光滑、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、傳質(zhì)效率高、自修復(fù)等特征，但液體本身很難自支撐使用。有別于固固復(fù)合材料和液液復(fù)合材料，近年來，固液主客體復(fù)合材料作為新興材料領(lǐng)域引起了眾多研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。固液主客體復(fù)合材料以固體為主體（連續(xù)相）材料，以液體為客體（分散相）材料，彌散分布在固體內(nèi)或連續(xù)填充于固體中，它同時(shí)兼具固體的屬性和液體的屬性，并衍生出豐富的界面性質(zhì)和各種單一組分所無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)異性能。

圖1. 固液主客體復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及其在光學(xué)顯示、紅外隱身、智能響應(yīng)、柔性電子、氣體分離等領(lǐng)域的典型應(yīng)用

中科院蘇州納米所張學(xué)同研究員團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于氣凝膠及其固液主客體復(fù)合材料研究。氣凝膠是一種分散介質(zhì)為氣體的凝膠材料，是具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔納米固體材料，具有低密度、高孔隙率、高比表面積以及低熱導(dǎo)率等獨(dú)特性能。氣凝膠獨(dú)特的多孔固體結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)槌休d功能液體提供限域空間和強(qiáng)毛細(xì)作用力，使其在固液主客體復(fù)合材料領(lǐng)域大顯身手，從而催生并推動(dòng)了固液主客體復(fù)合材料發(fā)展。近年來，該團(tuán)隊(duì)在固液主客體復(fù)合材料方面開展了一系列代表性研究工作：提出了石墨烯氣凝膠/相變材料主客體復(fù)合體系，展示了其在智能纖維領(lǐng)域的應(yīng)用 (Adv. Mater., 2018, 30, 1801754)；研究了凱夫拉氣凝膠/相變材料主客體復(fù)合體系，展示了其在紅外隱身、空調(diào)纖維等領(lǐng)域的應(yīng)用 (ACS Nano, 2019, 13, 2, 2236–2245; ACS Nano, 2019, 13, 5703-5711; ACS Nano, 2021, 15, 15180-15190)；開展了氮化硼氣凝膠/相變材料主客體復(fù)合體系研究，展示了其在5G便攜式電子設(shè)備中的熱控管理多元化應(yīng)用 (ACS Nano, 2020, 14, 16590-16599)；開展了聚多巴胺/芳綸納米纖維氣凝膠薄膜與低共熔相變材料的主客體復(fù)合體系研究，發(fā)展了具有阻燃和低溫?zé)峁芾砉δ艿闹?客體復(fù)合薄膜 (Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2102232)。

最近，該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)綜述了固液主客體復(fù)合材料的最新進(jìn)展和未來研究方向。首先，介紹了固液主客體復(fù)合材料的概念、分類、設(shè)計(jì)策略（包括材料設(shè)計(jì)、維度設(shè)計(jì)、連續(xù)性設(shè)計(jì)、尺寸效應(yīng)和響應(yīng)性），以及制備方法。其次，闡述了如何借助多孔固體材料和功能液體材料固有屬性，來獲得固液主客體復(fù)合材料的各種優(yōu)異性能，特別是在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、機(jī)械、吸附和分離等方面的性能，并進(jìn)一步展示了固液主客體復(fù)合材料在光學(xué)器件、熱管理、電磁屏蔽、柔性電子、氣體吸附以及多相分離等領(lǐng)域的應(yīng)用。此文最后還展望了固液主客體復(fù)合材料的未來發(fā)展方向，評(píng)述了目前所面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展機(jī)遇。

該綜述成果發(fā)表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是中科院蘇州納米所盛智芝副研究員，通訊作者是張學(xué)同研究員，該論文工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、英國皇家學(xué)會(huì)-牛頓高級(jí)學(xué)者基金等資助。

文獻(xiàn)信息：

Solid–Liquid Host–Guest Composites: The Marriage of Porous Solids and Functional Liquids

Zhizhi Sheng, Yi Ding, Guangyong Li, Chen Fu, Yinglai Hou, Jing Lyu, Kun Zhang, Xuetong Zhang

Adv. Mater., 2021, 33, 2104851. 

https:///10.1002/adma.202104851

本文