1. 研究目的与意义
了解现在气凝胶干燥过程中间存在的主要问题，采用膨化干燥方式研究膨化的温度，作用时间以及材料的含水率对于膨化效果的影响。熟悉并掌握高温膨化制备气凝胶的工艺，并从理论角度上面来分析，影响气凝胶膨化干燥的作用原理。要求在实验过程中间，除了进行基本的实验检测分析之外，还有一定的理论分析。
2. 国内外研究现状分析
见附页
3. 研究的基本内容与计划
1.纳米纤维素气凝胶材料：熟悉之前研究的相关步骤，将原实验方法优化、细节化，做出更精细的样品。在含水率，材料高温下的流动性，温度，加热时间、释放时间的控制上找到最精确的点使材料的孔隙率更高，孔径更小。后需要测的数据有：电镜、高温下的流动性（强度），导热系数、比表面积。
2.纳米二氧化硅气凝胶材料：熟悉之前研究的相关步骤，将原实验方法优化，细节化，尽量将孔隙率做到更高。此外，该实验可用两套设备做，用压片机时尽量做出更厚的材料，其控制点与纳米纤维素气凝胶材料的控制点大致相同。用双辊做时，需要制定一套完整的工业方案，从涂布辊涂料、高温强风烘干至一定含水量、通过双辊的间隙，温度、转速控制，以及整个过程的每个阶段的时间控制，最终需要确定每个精确点以及制作出长一到两米的完整片材。后需要测的数据有：电镜、导热系数、强度、比表面积。
3.如有多余时间，可继续深入在纳米金属气凝胶，纳米陶瓷气凝胶，复合气凝胶材料等方向进行研究。
4. 研究创新点
目前制备纳米纤维素的主要方法有主机械法、酶解法、酸水解法和氧化法。机械法是通过机械研磨将纤维素材料研磨成纳米级的方法，从而得到纳米级纤维素。机械法制备纳米级是一种绿色无污染的处理方法，在物理粉碎过程中，大部分纤维素的非结晶区仍保存完好，这种方法的得到的纳米纤维素结晶度相对较低，但能耗相对较高.纳米级是通过机械方法制备的，通常用于向纤维素施加高剪切力或均匀化，并切断纤维之间的纤维，从而使纤维素的直径减小到纳米级。早在20世纪80年代，turbak等就以4%左右的木浆为原料，生产出高膨松的胶体纤维素产品，称之为mfc。通过机械分散和高压均化的工艺，zimmermamnt制备出直径小于100nm的mfc，达到纳米级mfc。与天然纤维素相比，比表面积变大，暴露出大量羟基，保水增稠性能高，但非晶区保存良好，因此进行了制备。制备的mfc的结晶度较低。目前，纳米纤维的制备方法很多，如高压均质、高速磨削、高剪切加工、超声波等。纳米级机械制备对环境无污染，但为了制备质量较好的纳米级材料，需要对纤维素材料进行多次处理。在纤维素材料的重复高压均质过程中，纤维素可能降解并影响纳米纤维的性能。为了解决这个问题，提高了高压均质化。在现阶段，成熟的机械方法是化学机械法，先用化学药品降解纤维素，然后高压均质机多次均匀化，制备mfc。纤维素微纤维上电荷基团的引入有利于纤维素的离解，这是因为电荷基团增加了浆料的溶胀速率，降低了细胞壁的结合力，促进了离解，而纤维素离解。阴离子组的效果较好（29），mishrasp等i30]使用tempo-nabr naocl体系对原料进行氧化。通过机械处理制备了结晶度较高的mfc。almadal3l和王（3）还用化学机械方法制备了mfc。木浆的机械氧化与机械搅拌相结合，可以节约能源，减少机械处理次数。然而，在tempo处理过程中会有醛基，醛基会导致纤维素的降解或变色，从而影响mfc的性能。
酶解是一种无污染的化学方法。纤维素酶水解纤维素，得到纳米纤维素。然而，这种方法对纤维素酶的活性和纯度要求很高，酶法制备纳米材料的时间长，效率低，但实现工业化很难。酸性溶液是一种非结晶性的区域，用无机酸破坏纤维素，从而使纤维素释放部分纤维素结晶区域。酶解是纤维素酶的生物学特异性，可作为纤维素非晶区的糖苷键，降解纤维素的无定形区，保留纤维素的结晶面积，从而制备结晶度高的纳米纤维。纳米纤维的酶解对环境的污染很小，但纤维素酶在自然界中由多种纤维素酶、纤维素内切酶、纤维素核酸外切酶、b glucosidase等组成。纤维素酶和b糖苷酶会破坏纤维素的结晶面积，不利于纳米级的制备。因此，必须对纤维素酶进行处理，但纤维素酶核酸内切酶的提取要求较高。然而，这种方法对纤维素酶的活性和纯度要求很高，酶法制备纳米材料的时间长，效率低，但实现工业化很难。酸性溶液是一种非结晶性的区域，用无机酸破坏纤维素，从而使纤维素释放部分纤维素结晶区域。
同时纤维素酶只能降解纤维素非结晶区。纳米sio 2的制备要求高，需要高纯度的纳米硅材料。对于各种植物纤维素原料，必须使用一些物理和化学方法来制备纳米纤维素。因此，酶解法制备纳米纤维素是一项复杂的工作。
