1. 研究目的与意义
纤维素是自然界储量最丰富的可再生资源，对其进行综合高效利用是广大研究工作者最关注的热点。
本课题旨在探讨纤维素的高附加值的综合全利用，制备新型硅复合纤维素水凝胶、气凝胶等凝胶材料.
2. 国内外研究现状分析
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。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高度多孔材料。 20世纪30年代，Kistler首先制备了气凝胶。自20世纪70年代以来，随着溶胶-凝胶技术的快速发展，以二氧化硅为主的无机气凝胶，以间苯二酚/甲醛和三聚氰胺/甲醛缩聚物为代表的合成聚合物气凝胶的研究和开发获得了广泛的关注。气凝胶内大量纳米尺寸的开孔结构赋予了材料超高孔隙率（80％-99.8％）、高比表面积（100-1600㎡/g）、超低密度（0.004-0.500g/cm3） 等特性，使之在光学、电学、声学、热学和催化等众多领域具有广阔的应用前景。 2001年，Fung等以纤维素衍生物为原料成功制备了纤维素基气凝胶。由于兼具可再生天然高分子及高孔隙率纳米多孔材料的诸多优点，而且相对于强度差、易碎的无机气凝胶，纤维素基气凝胶具有韧性好、易加工等特性，因此被誉为继无机气凝胶和合成聚合物气凝胶之后的新一代气凝胶。
近几年，纤维素基水凝胶的应用研究主要集中于生物医学领域。Albert将TEMPO氧化纤维素得到的纳米纤维素晶须与聚乙烯醇进行化学交联，得到的水凝胶具有良好的粘弹性，有利于生物医学的临床应用。最近，Pei等将纤维素溶于LiOH/尿素溶液中在交联剂环氧氯丙烷的作用下得到纤维素水凝胶，该水凝胶又与胶原蛋白制得纤维素/胶原蛋白复合水凝胶。微晶纤维素和羧甲基纤维素钠在药物配方中是常用的悬浮剂、稳定剂，可以此为基础将二者捆绑形成水凝胶。
目前需要解决的问题（1） 半纤维素、木素水凝胶的力学性能和吸水性能还难以满足多个领域的需求，因此还未得到广泛的应用。（2） 纤维素基水凝胶的研究多注重在医学生物方面，而对于智能化水凝胶的研究仅限于 pH 敏感型和温度敏感型，对于多重敏感型水凝胶很少涉及。（3） 半纤维素水凝胶的研究仅限于制备与应用，理论方面有欠缺。半纤维素结构与水凝胶性能的关系以及半纤维素水凝胶的智能化还有待进一步深入研究。（4） 木素结构的复杂性致使向木素引入亲水性基团时转化率低、专一性差。不同类型的木素与水凝胶性能的相关性需要进一步进行深入研究。
3. 研究的基本内容与计划
1、探讨以不同浓度原料和硅复合制备凝胶材料的方法。
2、研究以不同的再生溶液来制备硅复合凝胶材料的方法。
3、研究以不同干燥方法来制备硅复合凝胶材料的方法。
4. 研究创新点
以不同浓度原料和硅复合制备凝胶材料的方法。以不同的再生溶液来制备硅复合凝胶材料的方法。以不同干燥方法来制备硅复合凝胶材料的方法。
