“该技术在实验室已具备实现单批次千克级亚纳米线的制备，后续较容易进行中试和工业化应用。”清华大学化学系王训教授表示。
他谈及的技术，来自于清华大学团队在无机亚纳米线方面的一项研究。在以往研究中，将有机液体锁住并制备成凝胶材料往往比较困难，这也在一定程度上阻碍了有机类凝胶材料的发展。
王训团队首次发展了一种室温宏量合成亚纳米线的方法，用亚纳米线-有机液体凝胶有效解决了该问题，为后续实际生产应用奠定了重要的基础。
他们通过简单的分散和静置，让亚纳米线有效地锁住多种挥发性有机液体，形成自支撑的弹性有机凝胶。还进行放大实验、稳定性实验和适用性实验，证明了这种亚纳米线是一种很有应用前景的凝胶剂。
▲图丨王训教授（来源：王训）
与此同时，该团队还拓展了无机亚纳米线的类高分子性质，将传统无机材料与高分子材料的性质巧妙地进行了结合，该方法为后续无机亚纳米线凝胶的制备及应用创造了新的机遇。
易挥发的有机液体的分子间作用力往往弱于水分子间的氢键，易挥发有机液体在空气中易达到其爆炸极限浓度。如果能通过简单、易行的方法将易挥发的有机液体凝胶化，对其安全存储和运输也将具有重要的意义。
王训表示，“该工作中制备亚纳米线-易挥发有机液体凝胶的方法为易挥发有机液体的半固化、储存、运输以及溢油回收提供了行之有效的策略。”
▲图丨相关论文（来源：Science）
7月1日，相关论文以《利用亚纳米线基有机凝胶锁着易挥发有机分子》（Lockingvolatileorganicmoleculesbysubnanometerinorganicnanowire-basedorganogels）为题发表在Science上[1]。清华大学化学系博士后张思敏为该论文第一作者，王训教授为通讯作者。
让亚纳米线有效地锁住多种挥发性有机液体，形成自支撑的弹性有机凝胶
亚纳米线的直径接近单晶胞尺寸，长径比可达数千，尺寸接近线型高分子链。其表面原子暴露率接近%，具有类高分子的性质，能像高分子和生物大分子一样进行组装，也可通过一些加工高分子的方法进行加工。
王训表示，对亚纳米线进行深入研究，有望打破无机材料与高分子材料之间的壁垒，发展新型的无机类高分子材料，将两者的性能优势结合在一起。
王训团队在国际上首先提出了“无机亚纳米尺度材料”的概念，并一直致力于推动无机亚纳米线类高分子性质方向的进展。相较于该团队之前报道的、在高温高压溶剂热条件下合成亚纳米线的途径，在这次新研究中发展的由磷钨酸阴离子纳米团簇、碱土金属离子为无机骨架的亚纳米线，只需要在室温下搅拌即可合成，其成本更低、安全性更高。
▲图丨亚纳米线的形态（来源：Science）
他指出，该研究中亚纳米线的合成易于放大，只需要等比例的增加原料和溶剂的量即可，在实验室即可一次合成千克级别的亚纳米线。此外，该研究中的亚纳米线形成的凝胶力学性能更好，而之前报道的非极性有机液体凝胶大多无法自支撑。
该研究共经历了合成过程中意外的发现、自支撑弹性凝胶的制备、实际生产应用三个阶段。第一阶段是合成过程中，“意外”的发现。该团队原本采用的是高温高压的合成方法，但是在后续研究纳米线生长过程的一系列实验中，发现了亚纳米线在室温下即可生长。“而且我们发现，等比例放大原料和溶剂的量，得到的亚纳米线的产量就能提高，从而发现了该研究中室温宏量制备亚纳米线的方法。”他说。
第二阶段是自支撑弹性凝胶的制备。在该团队的原本猜想中，这种亚纳米线只能像之前的亚纳米线一样在容器中形成，但是在一次偶然的实验中他们发现，在试管底部形成的凝胶竟然可以脱离试管滑动。
王训进一步说道：“然后，我们将凝胶取出发现它不仅能够自支撑，而且弹性很好，可以压缩、拉伸、弹跳，所以后面对其进行了力学性能进一步地进行了测试。”
另外，他们还提出，既然亚纳米线能宏量制备，凝胶是否也同样可以呢？因此，他们在凝胶制备过程中增加投料量。结果发现，不仅可以制备得到大尺寸的凝胶，还具备很好的弹性。
▲图丨亚纳米线-易挥发有机液体凝胶（来源：Science）
第三个阶段是实际生产应用阶段。“开始我们只用了正辛烷制备凝胶，后来，我们想探究亚纳米线是否也能够锁住其他有机液体形成自支撑的弹性凝胶。”王训表示。
因此，他们尝试了许多种类的有机液体来制备凝胶，发现这种策略对于极性较低的溶剂具有很好的适用性。随后，还尝试了汽油，发现亚纳米线也能够将汽油进行固化，从而探究了亚纳米线在水面溢油回收中的应用，发现其具有很好的效果。
已可实现制备单批次千克级亚纳米线，有望在亚纳米尺度将无机材料与高分子材料完美结合
此前，国内外各课题组陆续报道了许多含有大量有机液体的超分子凝胶，但是这种方法仍存在一些缺点。例如超分子的合成过程繁琐且耗时，有些还需要高温、高压条件。
另外，制备超分子-有机液体凝胶通常需要加热、超声和光照，甚至加入一些其他添加剂。一般来说，超分子-有机液体凝胶机械性能比较差，大部分只能存在于容器中，并不能自支撑。
▲图丨基于亚纳米线的凝胶的分子动力学模拟（来源：Science）
在该研究中亚纳米线和亚纳米线凝胶的制备方法简便节能、可批量扩大生产。此外，亚纳米线很容易回收利用，既降低了成本、又对环境友好。
该团队在实验过程中做了10次循环实验，但值得