易揮發(fā)的有機液體,，比如汽油，由于其揮發(fā)性和可燃性,，在空氣中易于達到其爆炸極限濃度，因此該類物質(zhì)的儲存,、運輸,、回收是一大難題。目前最為常見的辦法就是將它們密封存儲于陰涼干燥通風處,，但是這種辦法往往因為存儲環(huán)境的易改變,，導致有不小的安全隱患。還有一種辦法就是將它們凝膠化,，在我們生活中最為常見的例子就是固體酒精,。
如果能夠大批量地生產(chǎn)出能夠吸附有機液體的功能性有機凝膠材料，并且在需要有機液體時能夠安全,、便捷的從凝膠中還原釋放出有機液體,，這一問題就將迎刃而解。然而,，揮發(fā)性有機液體分子之間的相互作用力較弱,，阻礙了這種有機凝膠材料的發(fā)展。
目前研究較多的高溶劑含量的超分子有機凝膠從應用角度來講,，還有很多需要克服的困難,。首先，這類凝膠劑制備過程繁復,，產(chǎn)量也較低,，從而導致制備大尺寸的凝膠難度較大；其次，這類凝膠形成過程中通常需要加熱,、光照等外場作用或者額外的添加劑,；再有，最終得到的凝膠機械強度也較差,，大多數(shù)無法自支撐,，只能存在于試管中。
而清華大學化學系王訓團隊開發(fā)出了一種利用堿土金屬離子鈣離子,、多金屬氧酸鹽及油胺形成的亞納米線狀材料,，這種材料可以和十多種易揮發(fā)的有機液體形成有機凝膠，利用少量的該材料（0.53%）即可以使得大量的有機液體凝膠化,，僅需要離心即可將該亞納米線狀材料與有機液體分離,，同時還能重復利用10次以上。
日前,，王訓教授課題組在國際頂級學術(shù)期刊《科學》（Science）上發(fā)表了他們的這項研究成果——《無機亞納米線有機凝膠鎖定易揮發(fā)有機分子》,。該類凝膠還展現(xiàn)了良好的穩(wěn)定性：在密閉的容器中貯存兩個月還可以穩(wěn)定存在，在低至液氮的溫度下冷凍解凍后沒有明顯的損壞,。這意味著這種新型功能化有機凝膠的批量生產(chǎn)和有機液體的安全儲存,、運輸和釋放、回收將成為可能,。
回首研究的路程,，并不是一帆風順的。
從根本上講,，無機材料與高分子材料是兩類傳統(tǒng)意義上截然不同的材料,。高分子材料通常具有明顯的結(jié)構(gòu)柔性及良好的加工特性，無機材料則光電磁性質(zhì)優(yōu)異,。然而無機材料多由極性化學鍵構(gòu)筑,，在機械加工上往往表現(xiàn)出硬而脆的特點，一定程度上限制了該類材料的實際應用范圍,。如何使無機材料在本征上具備高分子材料的柔性基本力學特征,，將與高分子材料相比較更為優(yōu)異的光電磁特性與柔性、可加工性等力學特性相結(jié)合,，是一個極具挑戰(zhàn)的科學問題,。
2010年左右，王訓課題組在研究過程中敏銳的意識到,，將與線性高分子拓撲結(jié)構(gòu)類似的無機納米線直徑減小到與高分子直徑相當?shù)膩喖{米尺度,，將可能成為解決這一難題的切入點。自那時候開始,，王訓教授課題組一直從事著納米材料合成方法學的研究,。一個偶然的機會,，組內(nèi)博士生胡適（現(xiàn)任天津大學教授）發(fā)現(xiàn)直徑非常細的羥基氧化釓納米線分散在非極性溶劑環(huán)己烷等中時會發(fā)生粘度增加、經(jīng)過放置可以在試管中形成凝膠等現(xiàn)象后,，王訓教授在國內(nèi)外率先提出了亞納米尺度材料的概念,，并陸續(xù)發(fā)現(xiàn)無機亞納米線在宏觀性質(zhì)上可表現(xiàn)出眾多與高分子體系類似的特征，如高粘度,、高柔性,、可組裝、可成膜,、可凝膠化等,。從那以后，王訓就要求每位同學都要關(guān)注無機亞納米線的粘度和成膠特性,。
在隨后的十來年時間中,，王訓課題組一直致力于發(fā)展不同體系無機亞納米線的合成，寄希望于通過對組分的調(diào)控實現(xiàn)對微觀作用力的優(yōu)化,，以提升凝膠的力學性質(zhì),。然而，不管是單元組分還是晶核-團簇異質(zhì)雙組分亞納米線,，盡管都可以普遍性的呈現(xiàn)出形成凝膠的行為,，其力學性質(zhì)提升上卻收效甚微。雖然團隊曾數(shù)次得到過類似的凝膠材料,，但高溫高壓等復雜的制備條件卻限制了其量產(chǎn)和廣泛應用,。
從2015年開始，團隊成員張思敏博士就一直專注于無機亞納米線與凝膠制備的研究工作,，但當時這一領(lǐng)域尚無其他團隊涉足，可供參考的研究文獻也僅僅局限于王訓團隊各位成員的研究成果,，導致研究過程起步異常艱難,。
直到2019年，在一次實驗后,，張思敏在例行觀察時將試管倒置,，卻發(fā)現(xiàn)其中的凝膠落地后沒有摔碎。為了研究其形成過程,，她選擇先在室溫而非高溫條件下進行簡單的測試,，卻不料直接制備得到了彈力球一般的凝膠。這是一項不同尋常的發(fā)現(xiàn),，意味著通過簡單的室溫攪拌,，團隊幾乎能夠“想制備多少凝膠就能制備多少”。經(jīng)過進一步的研究測試和文章修改,，《無機亞納米線有機凝膠鎖定易揮發(fā)有機分子》終于發(fā)表在了《科學》期刊上,。
“我堅信無機亞納米線這一方向能夠成功，這個信念支撐著我們一路走了下來?！蓖跤栒J為,，正是“打通無機材料與高分子材料這兩大類傳統(tǒng)意義上截然不同的材料之間的界限”這一想法所代表的巨大挑戰(zhàn)與機遇，才有了團隊今天的成果,。
目前,，王訓教授團隊在無機亞納米黏結(jié)劑、無機亞納米線偏光片等方面進展順利,，但他們表示,，包括這次發(fā)表的研究結(jié)果在內(nèi)的進展都只是團隊研究計劃的一部分，打通無機材料與高分子材料兩者之間的界限,，是團隊更大的目標,。
“也許有些目標永遠成功不了，但科學研究的樂趣就在于挑戰(zhàn),?！蓖跤栒f道。
