纤维素气凝胶材料的研究进展

摘要随着环境的日益恶化以及化石能源的匮乏，为了减缓二氧化碳引起的温室效应及分离能源气体中的杂气（二氧化碳），二氧化碳的捕集与分离已经成为当今研究热点。

纳米纤维素具有比表面积大、机械强度高、可再生等优异性能，结合纳米材料和生物质材料的优势，利用纳米纤维素表面丰富的羟基基团制备绿色再生的高性能二氧化碳吸附剂具有重要研究意义。

本文采用化学和机械方法，以微晶纤维素和纸浆为原料，制备纳米纤维素晶体和纤丝，并对其形态及理化性质进行分析；将纳米纤维素悬浮液经悬浮滴定、叔丁醇置换和冷冻干燥等工艺制备纳米纤维素气凝胶，对比分析纳米纤维素晶体和纤丝制备气凝胶的特性变化规律；通过水浴加热处理将氨基硅烷改性剂接枝到纤维素链上，制得氨基功能化纳米纤维素气凝胶，测试其对二氧化碳吸附性能及对甲烷/二氧化碳混合气体的选择吸附能力，得出主要结论如下：（1）微晶纤维素经硫酸水解制备纳米纤维素晶体（CNC），呈短棒状，直径范围20-40nm，长度范围多在200-400nm，在强酸的作用下，部分表面的极性基团可能被取代，产生纤维素酯；纸浆经化学预处理结合机械研磨制备纳米纤维素纤丝（CNF），呈现长纤丝状，易团聚不易区分，直径范围50-70nm，长度范围多在1-2μm。

CNC和CNF的基本化学结构仍为纤维素Iβ型，结晶度都相较原料有不同程度的升高。

（2）以不同比例混合的CNC和CNF悬浮液为原料，经凝胶干燥得到纳米纤维素气凝胶。

通过分析表明：气凝胶内部呈现不规则的三维网络结构，N2吸脱附曲线均为Ⅳ型，且具有H1型滞留环；随着混合体系中CNF的增多，气凝胶形态由近似“球形”趋于近似“米粒状”，平均直径也随之升高。

当混合比为CNC:CNF=1:3时，气凝胶表现出比其他混合组份更优的性能，内部孔结构更加均匀，孔隙更加丰富，比表面积和压缩强度均最大。

（3）红外谱图上新吸收峰（NH2、NH、Si-O、Si-C等）的出现，以及X-射线光电子能谱上N、Si峰的出现可以证明：在纤维素链上成功接枝了氨基硅烷（AEAPMDS）。

刺激响应型纤维素基气凝胶构筑及药物缓释性能研究刺激响应型纤维素基气凝胶构筑及药物缓释性能研究引言：目前，纤维素基材料因其优良的生物相容性、可再生性和可降解性，被广泛应用于医学领域。

而纤维素基气凝胶作为一种常见的纤维素基材料，具有大孔结构、高比表面积和良好的吸附性能，因此在药物缓释系统中具有广阔的应用前景。

本研究旨在通过构筑刺激响应型纤维素基气凝胶，并探究其在药物缓释性能方面的潜力。

方法：本研究采用羟丙基甲基纤维素（HPMC）和壳聚糖（CS）作为主要原料。

首先，将HPMC和CS溶解于醋酸溶液中，制备成溶液相。

然后，通过添加一定量的醋酸乙酯和十二烷基硫酸钠作为交联剂和表面活性剂，制备成了胶体相。

接下来，将溶液相和胶体相进行混合，并采用超声波辐射法进行调节，得到了刺激响应型纤维素基气凝胶。

结果：通过扫描电子显微镜（SEM）观察，发现所制备的刺激响应型纤维素基气凝胶具有多孔的三维结构。

孔径分布范围在10-100μm之间，且具有较大的比表面积，有利于药物的吸附。

通过动态力学分析（DMA）发现，刺激响应型气凝胶表现出良好的机械稳定性和弹性。

进一步研究发现，当温度从25℃升至37℃时，刺激响应型纤维素基气凝胶具有良好的透明度和温度敏感性。

同时，通过荧光染料示踪法和药物缓释实验，发现刺激响应型纤维素基气凝胶在体外释放过程中表现出优异的药物缓释性能。

讨论：本研究构筑的刺激响应型纤维素基气凝胶在体外研究中表现出了良好的生物相容性和药物缓释性能。

通过调整交联剂和表面活性剂的添加量，可以进一步优化纤维素基气凝胶的性能。

此外，研究人员还计划进一步开展体内实验证明该刺激响应型纤维素基气凝胶对于药物缓释的有益作用。

结论：本研究成功构筑了刺激响应型纤维素基气凝胶，并证明其具有良好的生物相容性和药物缓释性能。

这为纤维素基材料在药物缓释系统中的应用提供了新的思路和方法，也为相关领域的进一步研究提供了参考。

然而，仍需要在更广泛的实验条件下进行研究验证，以确保其在实际应用中的可行性和稳定性综上所述，本研究成功制备了刺激响应型纤维素基气凝胶，该气凝胶具有多孔的三维结构，较大的比表面积以及良好的机械稳定性和弹性。

纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备与性能研究一、本文概述纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料作为一种新兴的纳米材料，近年来受到了广泛的关注和研究。

这种材料结合了纤维素气凝胶的高比表面积、多孔结构和良好的生物相容性，以及纳米复合材料的独特性能，如增强的机械强度、光学性能和电磁性能等。

这些特点使得纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料在能源、环境、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在全面介绍纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备方法和性能研究。

我们将概述纤维素气凝胶的基本特性和制备原理，以及纳米复合材料的基本原理和优势。

接着，我们将详细介绍纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备方法，包括材料选择、工艺流程、复合技术等。

在此基础上，我们将探讨这种复合材料的性能特点，如力学性能、热学性能、电磁性能、光学性能等，并通过实验数据验证其性能优势。

我们将展望纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料在未来的应用前景和发展方向，为相关领域的研究提供参考和借鉴。

通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的平台，推动该领域的研究和发展。

二、材料制备纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备是一个复杂而精细的过程，涉及到纳米技术与高分子科学的交叉。

我们选取高质量的纤维素作为基材，通过化学方法将其转化为水溶性的纤维素衍生物，以便后续的凝胶化过程。

在这一步骤中，我们严格控制反应条件，确保纤维素的转化率高且产物稳定性好。

接下来，我们将转化后的纤维素与纳米级的功能性填料进行混合。

这些填料可以是金属氧化物、碳纳米管、或具有特殊光学、电学性质的纳米粒子。

混合过程中，我们利用高分子物理的原理，通过调控温度、压力和pH值等参数，使纤维素与纳米填料之间形成稳定的界面结合。

随后，我们将混合液进行凝胶化处理。

在这一过程中，纤维素分子链通过氢键等相互作用形成三维网络结构，同时将纳米填料均匀地分散在网络中。

我们利用特定的凝胶化技术，如冷冻凝胶化或化学凝胶化，确保气凝胶的孔结构和纳米填料的分布达到最佳状态。

纤维素气凝胶及其复合材料的制备与表征纤维素气凝胶及其复合材料的制备与表征摘要：纤维素气凝胶是一种具有良好的生物相容性和可降解性的新型材料，其在生物医学、环境保护、能源储存等领域具有广阔的应用前景。

本文主要介绍了纤维素气凝胶的制备方法和表征技术，并探讨了纤维素气凝胶与其他材料的复合应用。

研究结果表明，纤维素气凝胶及其复合材料具有优异的物理化学性能和应用性能，为实现可持续发展和环境友好的材料应用提供了新思路。

1. 引言纤维素是一种由纤维素链聚合而成的多聚物，具有极高的生物可降解性和生物相容性。

纤维素气凝胶是利用纤维素的特殊结构和性质通过凝胶化技术制备得到的一种新型材料。

由于其高比表面积、多孔性和可调控的孔隙结构，纤维素气凝胶在吸附分离、催化反应、药物缓释等领域展示出了广泛的应用潜力。

2. 纤维素气凝胶的制备方法2.1 酸碱法酸碱法是纤维素气凝胶制备的一种常用方法。

首先，将纤维素经过一定的预处理后溶解于酸碱溶液中，随后通过调节pH值使纤维素形成凝胶。

最后，通过胶凝剂的交联作用将纤维素凝胶固化。

酸碱法制备的纤维素气凝胶具有较好的稳定性和可控性。

2.2 直接冻胶法直接冻胶法是利用纤维素的胶凝性质直接制备纤维素气凝胶的方法。

将纤维素溶液直接注入低温液氮中，形成纤维素凝胶。

直接冻胶法制备的纤维素气凝胶具有较高的孔隙度和可调控的孔隙结构。

然而，由于冻胶过程中缺乏交联反应，直接冻胶法制备的纤维素气凝胶的稳定性较差。

3. 纤维素气凝胶的表征技术3.1 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种常用的纤维素气凝胶表征技术。

通过扫描电子显微镜可以观察纤维素气凝胶表面形貌和孔隙结构。

研究发现，纤维素气凝胶具有较大的比表面积和多孔结构，有利于提高其吸附分离和催化反应性能。

3.2 比表面积分析（BET）比表面积分析是一种用于测定材料比表面积的常用方法。

通过比表面积分析可以定量测定纤维素气凝胶的比表面积和孔隙结构参数，如孔隙体积、孔径分布等。

mxene纤维素气凝胶电磁波吸收
【导言】
随着科技的不断发展，新型材料的研究与应用越来越受到人们的关注。

其中，MXene纤维素气凝胶作为一种具有高比表面积、可调孔径、良好导电性等优异特性的材料，其在电磁波吸收领域的应用前景广阔。

本文将介绍MXene纤维素气凝胶的特性、电磁波吸收的应用，以及当前研究进展与挑战。

【MXene纤维素气凝胶的特性】
MXene纤维素气凝胶是一种具有独特二维结构的材料，其由Ti3C2Tx（其中T代表氢、氧或其它原子）构成的单元层层叠加而成。

这种结构赋予了MXene纤维素气凝胶优异的力学性能、热稳定性、导电性以及高比表面积等特点。

此外，通过调控制备条件，还可以实现对MXene纤维素气凝胶的孔径、孔洞分布等结构的调控。

【电磁波吸收的应用】
MXene纤维素气凝胶在电磁波吸收领域的应用具有显著优势。

首先，其高导电性可以有效降低电磁波的传播速度，增大衰减系数，从而提高吸收性能。

其次，MXene纤维素气凝胶具有较高的比表面积，可以提供更多的吸波单元，进一步提高吸波性能。

此外，通过调控MXene纤维素气凝胶的孔径、孔洞分布等结构，可以实现对电磁波的宽带吸收，满足不同应用场景的需求。

【研究进展与挑战】
近年来，MXene纤维素气凝胶在电磁波吸收领域的应用研究取得了显著
进展。

研究人员通过制备不同结构、不同组成的MXene纤维素气凝胶，不断优化其电磁波吸收性能。

然而，目前仍面临一些挑战，如制备过程复杂、成本较高、耐高温性能有待提高等。

【结论】
MXene纤维素气凝胶作为一种具有优异特性的二维材料，其在电磁波吸收领域的应用具有广泛前景。

纤维素气凝胶阻燃性能的表面改性研究纤维素气凝胶阻燃性能的表面改性研究文章题目：纤维素气凝胶表面改性研究步骤一：介绍纤维素气凝胶的阻燃性能及表面改性的重要性纤维素气凝胶作为一种新型的多功能材料，具有低密度、高孔隙率和优异的吸附性能等优点。

然而，其阻燃性能相对较差，容易在高温条件下燃烧，因此需要进行表面改性来提高其阻燃性能。

步骤二：介绍表面改性方法的分类和原理表面改性方法主要分为物理改性和化学改性两种。

物理改性包括表面溶剂法、高能辐射改性等，通过改变纤维素气凝胶表面的物理性质来提高其阻燃性能；化学改性则是通过在纤维素气凝胶表面引入阻燃剂或改变其化学结构来达到阻燃目的。

步骤三：详细介绍物理改性方法（1）表面溶剂法：将纤维素气凝胶置于适当的有机溶剂中，使溶剂渗透到纤维素气凝胶内部，然后通过蒸发或冷冻干燥等方法，使溶剂从纤维素气凝胶中脱出。

这种方法可以改变纤维素气凝胶的孔隙结构和比表面积，从而提高其阻燃性能。

（2）高能辐射改性：通过利用高能电子束或γ射线辐照纤维素气凝胶表面，使其发生交联反应或引入自由基等活性物质，从而提高其阻燃性能。

步骤四：具体介绍化学改性方法（1）引入阻燃剂：将阻燃剂溶解于适当的溶剂中，然后将纤维素气凝胶浸泡于溶液中，通过溶剂的挥发或纤维素气凝胶的干燥，使阻燃剂沉积在纤维素气凝胶表面。

这样可以通过阻燃剂的作用来提高纤维素气凝胶的阻燃性能。

（2）改变化学结构：通过引入含氮、磷等元素的化合物，或者通过化学反应改变纤维素气凝胶的化学结构，以提高其阻燃性能。

步骤五：评价表面改性的效果和机理研究对不同表面改性方法处理后的纤维素气凝胶进行阻燃性能测试，比较其燃烧性能、热解行为和热稳定性等指标的变化。

同时进行表面形貌观察和化学组成分析，探究不同表面改性方法对纤维素气凝胶的影响机理。

步骤六：总结和展望总结不同表面改性方法对纤维素气凝胶阻燃性能的改善效果，并展望未来的研究方向，如深入研究不同阻燃剂的选择、表面改性方法的优化等。

气凝胶的制备与应用研究气凝胶是一种轻质多孔的新型材料，具有优异的热、声、光和电学性能，被广泛应用于能源、环保、航空航天、生物医药等领域。

本文将介绍气凝胶的制备方法和应用研究进展。

一、气凝胶的制备方法气凝胶的制备方法主要有超临界干燥法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法和气相沉积法等。

其中，超临界干燥法是目前应用最广泛的制备方法，因其制备过程简单，可用于各种类型的物质，且制得的气凝胶密度低、孔径可控，具有良好的热稳定性和化学稳定性。

以下将对这四种方法分别进行介绍：1. 超临界干燥法超临界干燥法是指在高压高温下将液态物质变为气态，通过减压降温使物质从气态转变为凝胶状态，最终得到气凝胶。

该方法可用于制备化学性质稳定的无机气凝胶和多种有机气凝胶。

超临界干燥法的优点在于：可以改变超临界条件（压力、温度）来控制孔隙结构，得到可调控的孔径和孔隙大小的气凝胶。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指将物质分散在溶液中形成胶体，通过蒸发、热处理或光聚合等方式使其自组装形成凝胶状态，再通过干燥处理形成气凝胶。

该方法制备的气凝胶可用于吸附剂、分离材料、催化剂和光学传感器等领域。

3. 冷冻干燥法冷冻干燥法是指将物质的溶液冷冻成凝胶状态，再通过蒸发水分或真空干燥等处理方式将其转变为气凝胶。

该方法制备出的气凝胶具有优异的孔隙性能和高比表面积，在光学、催化和隔热领域有广泛的应用。

4. 气相沉积法气相沉积法是指将一种适宜的前体物质在高温下裂解、氧化或还原等化学反应形成气态分子，通过气相沉积在固体表面上形成气凝胶。

该方法的优点在于：制备速度快，反应条件易于控制，可得到高纯度、高结晶度的气凝胶。

二、气凝胶的应用研究进展气凝胶的应用研究主要集中在以下几个领域：1. 能源领域气凝胶具有优异的隔热性能和低介电常数，可用作电容器介质、超级电容器、锂离子电池隔膜和太阳能电池支撑材料等。

目前，人们已经研制出多种具有优异性能的气凝胶，如碳气凝胶、二氧化硅气凝胶等，这些材料在节能环保领域和新能源领域有广泛的应用前景。

Advanced Materials Industry38国外气凝胶材料研究进展■ 文/江 洪 王春晓 中国科学院武汉文献情报中心气凝胶是世界上密度最小的固体，密度仅为3.55k g /m 3，也被称为“固态的烟”，具有膨胀作用、离浆作用等，还具有高比表面积、绝热等特征。

气凝胶材料在20世纪30年代由美国塞缪尔·基斯勒（Samuel Kistler）教授采用超临界干燥方法制备而成。

气凝胶自身的结构和性能使其具有重要的应用价值，广泛应用于服饰、建筑、环保等众多领域。

本文对国外气凝胶材料的制备工艺和应用进展进行介绍。

1 不同气凝胶材料的制备1.1 纤维素气凝胶纤维素是自然界中一种可再生的绿色生物质材料，其广泛存在于植物和部分海洋生物中。

纤维素气凝胶是以纤维素作为原材料制备而成，这种材料具有生物降解等环保特性。

纤维素气凝胶种类丰富，如细菌纤维素气凝胶、纳米纤维素气凝胶，其制备工艺通常都包含冷冻干燥等流程。

法国国家科学研究中心G a v i l l o n等人[1]将纤维素材料溶解于氢氧化钠溶液中，制备了一种新型高度多孔纯纤维素气凝胶材料，其内部比表面积在200～300m 2/g左右，密度在0.06～0.3g/cm 3之间。

科罗拉多大学Blaise等[2]人利用啤酒酿造工业的废弃物作为培养基，将使用醋酸杆菌制备出的细菌纤维素，再通过超临界干燥法等方法制备出一种细菌纤维素气凝胶材料，具有低热导率的特征，并提出未来使用食物垃圾作为培养基来提高生产力。

德国航空航天中心Schestakow等人[3]首先使用微晶纤维素作为原材料制备一种气凝胶，然后通过使用普通溶剂如水、乙醇、异丙醇或丙酮等溶剂将气凝胶进行再生，制备出了一种浓度为1%～5%（质量分数）的纤维素气凝胶，通过扫描电镜对这些气凝胶的收缩、比表面积、密度以及微观结新材料产业 NO.02 202139构和力学性能进行了表征，结果表明用丙酮再生的纤维素气凝胶的比表面积比用水再生的纤维素气凝胶高出60%。

气凝胶在保暖服装上应用及进展研究第一部分：气凝胶在保暖服装上的应用情况气凝胶因其优异的绝热性能和轻质特性，被广泛应用于保温材料领域。

在保暖服装上，气凝胶可以通过填充或涂覆的方式应用，用于提高服装的保暖性能。

目前，气凝胶在保暖服装上的应用包括但不限于以下几个方面：1.填充材料：将气凝胶填充到服装内层，作为保暖层使用。

这种方式可以有效提高服装的保暖性能，同时又不会增加过多的重量和厚度，保持服装的舒适性和外观美观。

2.涂覆材料：将气凝胶涂覆在服装表面，形成一层薄膜。

这种方式可以在一定程度上提高服装的保暖性能，同时又具有防水、透气等功能，提高服装的实用性和舒适性。

3.复合材料：将气凝胶与其他纤维材料复合使用，形成保暖材料。

这种方式可以综合利用不同材料的优点，提高服装的保暖性能和使用寿命。

以上几种应用方式，都可以有效提高保暖服装的性能，并且在市场上得到了一定程度的应用和认可。

1.气凝胶制备技术的发展：随着气凝胶制备技术的不断进步，如溶胶-凝胶法、超临界干燥法等，气凝胶的制备工艺不断优化，制备出的气凝胶具有更加均匀的孔隙结构和更好的性能，适合在保暖服装上应用。

2.气凝胶材料的改性研究：为了提高气凝胶在保暖服装上的应用性能，研究人员对气凝胶材料进行了各种改性研究，如表面修饰、掺杂添加等，以提高气凝胶的柔韧性、耐洗性、抗张性等性能，使其更适合在服装上应用。

4.气凝胶在功能性服装上的应用研究：除了在传统的保暖服装上应用，气凝胶还被用于功能性服装上，如运动服、户外服等，以满足人们对舒适性和功能性的需求。

气凝胶在保暖服装上的应用和研究正在不断发展和进步。

随着气凝胶制备技术和材料性能的提升，相信气凝胶在保暖服装领域的应用会越来越广泛，为人们的生活带来更多的便利和舒适。

未来，我们可以期待气凝胶在服装领域的更多创新应用，为人们带来更加智能、实用的保暖服装产品。

纳米纤维素气凝胶的制备及增强改性方法研究进展龙军1509302003广西大学木材科学与技术摘要：纳米纤维素气凝胶材料兼具绿色可再生的纤维素材料和多孔固体材料的双重优点，已成为世界近几年的重点应用开发领域之一。

本文从天然纳米纤维素气凝胶的制备方法出发，概述了影响其结构和性能的主要因素，并就目前已有的力学增强改性方法进行了总结和分析，最后对天然纳米纤维素气凝胶材料的研究方向进行了展望。

关键词：纳米纤维素；气凝胶；增强改性Advances on Preparation and Reinforcing Modification of CelluloseNanofibril AerogelAbstract：Cellulose nanofibril aerogel, which with the combination of the advantages and characteristics of the renewable biopolymer and highly porous material, has become one of the world's key application development areas in recent years. In this review, the preparation method of natural cellulose nanofibril aerogels and the main factors influencing their structure and perfor mance were overviewed, and then the already existed mechanical modification methods are summarized and analyzed. Finally, a perspective on the research directions of the cellulose nanofibril aerogel materials in the future is briefly discussed．Key words：Cellullose Nanofibril; Aerogel; Reinforcing Modification1引言气凝胶是在保持凝胶三维网络结构不变的条件下，将其中的液体溶剂除去而形成的一种纳米结构的多孔固体材料[1]。