《Nature》子刊：内科大发明可控组装的亚纳米线气凝胶，光学力学性能优！

在先进材料领域，气凝胶凭借独特的纳米级三维连续网络结构拥有超轻密度、超高比表面积极低热导率等一系列优异性能，被国际纯粹与应用化学联合会列入全球十大新兴化学技术，在隔热保温、光学器件、环境治理、光电功能材料等诸多领域展现出巨大应用潜力，成为材料学界备受关注的研究热点。

传统气凝胶大多以纳米线、纳米片、纳米管、纳米颗粒等常规纳米尺度单元作为结构基础，虽已实现不错的性能表现，但随着高端应用需求持续升级，这类纳米结构单元的局限性逐渐显现，想要进一步优化气凝胶的透光性，力学性能与功能特性，常规纳米结构已难以突破性能瓶颈，无法同时兼顾轻质、高比表面积与高性能的核心要求。

如何打破尺度壁垒，找到更优质的结构基元，攻克气凝胶性能升级的关键难题，成为该领域科研人员，亟待解决的核心问题。

针对这一领域痛点，内蒙古科技大学赛华征教授团队另辟蹊径，将研究视角聚焦到亚纳米尺度，创新性提出基于亚纳米线（直径≤1 nm）的新型气凝胶构筑策略，成功突破传统气凝胶的性能局限，研发出兼具多重优异性能的新型气凝胶材料，为气凝胶领域的发展开辟了全新路径。

团队以羟基氧化钆（GdOOH）为研究载体，瞄准直径不超过1纳米的超细亚纳米线，攻克了超细结构单元易团聚，难组装的行业难题，通过精准调控亚纳米线表面配体，以及配体与溶剂之间的相互作用，有效控制亚纳米线在三维空间中的排布与聚集状态，摆脱了常规纳米材料的组装束缚，最终成功制备出羟基氧化钆亚纳米线气凝胶。

这款新型气凝胶性能表现十分亮眼，实现了多项关键指标突破：

密度低至约0.024 g·cm⁻³，属于超低密度轻质材料；

比表面积高达505 m²·g⁻¹，完整保留气凝胶的核心优势；

同时还具备优异的透光性，弥补了传统气凝胶透光性较差的短板，真正实现轻质、高比表面积与高透光性的兼顾。

研究团队首先通过配体调控策略对Gd-SNWs进行表面修饰（图1）。原始Gd-SNWs表面富含油酸配体，可在环己烷中形成透明分散液（图1b），但在极性溶剂中易聚集沉淀。通过引入15-羟基十五酸进行配体交换，成功在Gd-SNWs表面引入羟基末端基团，使其能够均匀分散于叔丁醇等极性溶剂中（图1c）。

图1 Gd-SNWs的配体调控及其相关性能表征. (a) Gd-SNWs配体调控及Gd-SNWAs制备流程图，其中OA、CA和15-HA分别代表油酸、柠檬酸和15-羟基十五酸；(b) Gd-SNWs在环己烷中的分散状态；(c) Gd-SNWs在叔丁醇中的分散状态；(d) Gd-SNWs在配体调控前（正辛烷中）的STEM图像；

作者进一步展示了Gd-SNWs在丁醇异构体中的分散行为及其凝胶组装过程（图2）。随着丁醇支链数量的增加（从正丁醇到叔丁醇），Gd-SNWs的聚集程度逐渐增强，纤维束增粗且交错程度增加（图2a）。当引入柠檬酸后，Gd-SNWs在不同丁醇体系中形成凝胶（SNWGs），其微观结构演变与分散状态相对应（图2b）。