1. 研究目的与意义
纤维素被称为是地球上分布最广泛、含量最丰富、最廉价的可再生资源。随着社会经济高速发展与人类文明的进步，在满足自身基本需要的同时，人们越来越注重与生态、环境的和谐统一，开发以天然纤维素为原料的新型精细化学品替代不可再生资源，将是21 世纪可持续发展化学工程研究领域的重要课题之一。纤维素基气凝胶材料的功能化制备及应用开发就是其中的一个热点。纤维素气凝胶作为新生的第三代材料，超越了硅气凝胶和聚合物基气凝胶，在具备传统气凝胶特性的同时融入了自身的优异性能，如良好的生物相容性和可降解性，在制药业、化妆品等方面具有很大的应用，是一个不断发展的生物类聚合物材料。纤维素分子链上存在大量羟基，可通过形成分子内和分子间的氢键进行凝胶化，从而得到物理交联的三维网络。但是这也使纤维素气凝胶具有很强的吸水性，遇水结构易坍塌，在实际使用中受到限制。另外，纤维素分子链上的羟基具有酯化或醚化等化学活性，气凝胶中的多孔结构可以作为原位合成纳米颗粒的纳米反应器。因此，通过物理或化学改性，可以提高纤维素气凝胶的疏水性及力学性能，并引入电、磁等功能性，从而扩大纤维素气凝胶的应用领域。
2. 国内外研究现状分析
1.纤维素
纤维素是自然界中储量最大、分布最广、可再生且可生物降解的天然高分子。与合成高分子相比，具有无毒、无污染、易于改性、生物相容性好等特点。但由于分子内和分子间存在大量的氢键，造成天然纤维素不熔融，也很难溶于常规溶剂，加工困难。而作为纤维素材料的传统制备方法，黏胶法和铜氨溶液法在生产中会产生大量废水废气，严重污染环境。这些问题极大地限制了纤维素材料的开发和应用。近年来，随着新型高效纤维素非衍生化溶剂的开发 ，纤维素材料的研究与应用成为化学和材料科学的前沿领域 ，纤维素基气凝胶材料就是其中的一个热点。
2.纤维素气凝胶的制备及其性能研究
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1、研究碱溶液低温溶解制备纤维素气凝胶的工艺条件；
2、对纤维素气凝胶的微观结构、表面性能及机械性能进行检测与表征；
4. 研究创新点
纤维气凝胶不仅超轻，其压缩回弹性能也十分优异，相比于传统的碳气凝胶，其压缩回弹性提升了110%。它的导热系数低至0.026W/ mk，几乎接近于空气的导热系数。一块5毫米的纤维气凝胶可以轻松实现在100-6300Hz宽频段内的高效吸音；此外，纤维气凝胶还是一种高性能的吸附材料，可快速吸附自身重量200倍以上的液体污染物，有望为近年来频发的海上石油污染灾害提供新的解决途径。
本实验采用号称地球上含量最丰富的的可再生资源纤维素为原料，来制备纤维气凝胶，原料广泛而又廉价、洁净环保，所制得的产品新型，充满了科技含量，先前东华大学研发的0.12毫克每立方厘米纤维气凝胶，成功刷新了世界最轻材料的记录，这种超轻的纤维气凝胶材料还可应用于组织工程、电子器件、医疗器械等领域，是名副其实的新型、轻型材料。
