2026年5月6日,Nature Communications文獻《化學法制備氧氣的凝膠結構可穿戴微反應器》
1. 核心問題:如何解決傳統剛性微反應器無法穿戴,而柔性材料又難以兼顧機械強度、流體穩定性與高效傳質的矛盾,實現惡劣環境下(如高原)的連續化學合成。
2. 研究思路:采用“鎧甲式”封裝策略。先用熱縮管包裹芳綸氣凝膠中空纖維(AAAHF)構建柔性骨架,再注入全氟聚醚(PFPE)潤滑劑形成“固-液復合”微通道,利用納米限域效應降低流體阻力。
3. 關鍵結果:
1) 材料兼具高強韌性(拉伸強度17.6 MPa,斷裂伸長率770%)與抗污染能力。
2) 潤滑層使流體阻力降低高達68.1%,能耗僅為普通管道的45%。
3) 集成系統在4998米高原實測中,實現了26498 g·L?1·h?1的時空產率與100%純氧穩定輸出。
4. 創新亮點:
1) 結構設計:首創“鎧甲護核”氣凝膠纖維,破解了柔性與孔隙率的互斥難題。
2) 傳輸機制:仿生構建納米限域潤滑層,大幅降低微流體能耗。
5. 應用前景:為高原供氧、應急救援及可穿戴原位藥物合成提供了全新的材料平臺與裝備范式。
Yuzhen Li, Yafei Ding, Yongji Li & Xuetong Zhang, Chemical O2-generated aerogel-structured wearable microreactors, Nature Communications, 2026, https://doi.org/10.1038/s41467-026-72772-3.
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