一种纤维素复合气凝胶制备方法及应用
纤维素气凝胶基多功能纳米复合材料的制备与性能研究
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 冷冻干燥
纤维素气凝胶冷冻干燥
纤维素气凝胶是一种具有重要应用价值的生物材料，在生物医学领域、食品工业和环境保护等方面均有广泛的应用。
其中，冷冻干燥是一种常见的纤维素气凝胶制备方法。
冷冻干燥是指将纤维素气凝胶在低温条件下冷冻成固态，然后在真空条件下进行干燥处理，从而获得干燥的纤维素气凝胶。
这种制备方法具有以下优点：
1. 保持原有结构：冷冻过程中，纤维素气凝胶会形成冰晶，但经过干燥处理后，这些冰晶会转化为气态水分，从而不会对纤维素气凝胶的结构造成破坏，保持了原有的结构和性质。
2. 保持活性：冷冻干燥过程中，由于低温和真空条件的作用，可以保持纤维素气凝胶中的活性成分不被破坏，从而保证了其在应用过程中的效果。
3. 储存和运输方便：冷冻干燥后的纤维素气凝胶具有较低的含水量和较好的稳定性，便于储存和运输。
总之，冷冻干燥是一种简单、有效的纤维素气凝胶制备方法，可以保持其原有的结构和活性成分，是一种非常有前途的制备方法。
- 1 -。
一种纤维素-壳聚糖PANI复合气凝胶的制备方法[发明专利]
![一种纤维素-壳聚糖PANI复合气凝胶的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2c0f047d3a3567ec102de2bd960590c69ec3d836.png)
专利名称：一种纤维素-壳聚糖/PANI复合气凝胶的制备方法专利类型：发明专利
发明人：姬广斌,张铸,顾未华,赵越
申请号：CN202010199442.9
申请日：20200319
公开号：CN111420619B
公开日：
20220405
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种纤维素‑壳聚糖/PANI复合气凝胶的制备方法，所述方法为：先搅拌得到纤维素‑壳聚糖溶液，然后在冰浴条件下通过原位聚合在纤维素‑壳聚糖衬底表面生长出导电聚合物颗粒，最后经过冷冻干燥，制备成气凝胶材料；其中，纤维素‑壳聚糖溶液中，纤维素与壳聚糖的混合质量比为1∶1～1∶2；导电聚合物颗粒为PANI颗粒。
本发明制备方法能够得到一种既具有良好的吸波性能，又具有低红外发射率的气凝胶材料。
申请人：南京航空航天大学
地址：210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：李倩
更多信息请下载全文后查看。
(精品)气凝胶的制备与应用情况
电镜图 (e)Fe2O3/Gas氮气吸附/脱附曲线
Fe2O3/GAs 和 Fe2O3/GNs 的电化学性能
展望
应用领域少：主要用于隔热领域，以硅气凝胶为主，在催化、电 化学等其他领域的商业应用亟待开发。
制备工艺不足：目前工业生产的气凝胶均未经历溶剂置换步骤， 大规模的溶剂置换工艺开发仍待解决。
未来主要解决问题：生产工艺的大规划化、原材料获取。
聚合物气凝胶
杂化气凝胶
导电气凝胶
未来研 究方向
A
气凝胶生 产流程优
化
D
B
C
气凝胶生产原 型机的制造
E
致谢
感谢聆听 欢迎批评指正
03 传感器 04 电池
保温材料
不同材料导热系数
保温原理
对流 内部孔径小于空气分子运动平均
自由程，失去自由流动能力
辐 射 存在大量的气固界面，大大阻
隔了热辐射
传导 固体成分少，热传导路径细长，
从而大大减轻了固体热传导
油水分离
石墨烯气凝胶微球用于油水分离 石墨烯气凝胶用于油水分离
传感器
MIECs纤维素气凝胶
适用于亲水和脆性基体
预处理
疏水化处理
冷冻干燥
干燥机理：通过升华作用避免气—液界面的形成。
快/慢速冷冻 冷冻干燥机
单向冷冻
湿凝胶
冻凝胶
气凝胶
优点：结晶可以作为
模板
局限：得不到密度在
0.03g/cm3以下的气凝 胶，耗能较高。
预处理
加入改性剂 （叔丁醇）
自上而下法
1、原材料（生物质材料）处理； 2、保留三维网络骨架； 3、得到生物质气凝胶。
超临界干燥
不同液体的超临界参数
一种细菌纤维素气凝胶纤维的制备方法及其应用
一种细菌纤维素气凝胶纤维的制备方法及其应用细菌纤维素是一种天然的生物高分子材料，具有优异的生物相容性和生物可降解性，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。
为了充分发挥细菌纤维素的优势，研究人员提出了一种制备细菌纤维素气凝胶纤维的方法，并探索了其在医学领域的应用。
该制备方法首先通过发酵法获得细菌纤维素，接着将其纤维化。
在纤维化过程中，采用了一种无机盐溶液处理的方法，以改善纤维素的溶解性和流动性。
然后，通过干燥和交联处理，得到具有良好稳定性和结构性的细菌纤维素气凝胶纤维。
细菌纤维素气凝胶纤维具有多种优异特性，使其在医学领域具有广泛的应用潜力。
首先，其生物相容性良好，可以降低人体对植入物的排斥反应。
其次，细菌纤维素气凝胶纤维具有良好的生物可降解性，可以避免二次手术的风险，减少患者的痛苦和康复时间。
此外，细菌纤维素气凝胶纤维还具有较大的孔隙度和表面积，有利于细胞的附着和生长，促进伤口的修复。
在医学领域，细菌纤维素气凝胶纤维可用于制备生物可降解的创面敷料，可以有效地控制创面的渗出液，促进伤口的愈合。
此外，细菌纤维素气凝胶纤维还可以用于组织工程领域，制备人工血管和人工皮肤等生物材料。
这些生物材料在临床上可以替代受损组织，促进组织再生和修复。
细菌纤维素气凝胶纤维的制备方法及其应用为生物医学领域带来了新的研究方向和发展机遇。
然而，仍然存在一些挑战需要克服，如纤维化的效率和纤维素的功能改性等。
因此，需要进一步的研究和探索，以进一步提高细菌纤维素气凝胶纤维的制备效率和应用性能。
综上所述，细菌纤维素气凝胶纤维的制备方法及其应用在生物医学领域具有广阔的前景。
通过不断地深入研究和技术创新，相信细菌纤维素气凝胶纤维将为医学领域带来更多的突破和进展，为人类的健康福祉做出更大的贡献。
纳米纤维素气凝胶的制备与应用
纳米纤维素气凝胶的制备与应用孙镇镇/文【摘要】气凝胶作为世界上最轻的固体之一，一经发现便引起了专家学者的争相研究，纳米纤维素基气凝胶在具备传统气凝胶特性的基础上融入了纳米纤维素的可再生、低密度、低生物降解性、低成本和无毒等特性成为了继无机气凝胶和有机聚合物气凝胶后的新一代气凝胶材料。
本文介绍了纳米纤维素的基本特性，对纳米纤维素气凝胶的制备方法进行了重点阐述，最后对其应用进行了展望。
【关键词】纳米纤维素气凝胶；特性；制备方法；应用气凝胶作为世界上最轻的固体之一，一经发现便引起了专家学者的争相研究，其种类也得到了极大的丰富，有硅系、碳系、硫系、金属氧化物系以及金属系等。
纳米纤维素基气凝胶在具备传统气凝胶特性的基础上融入了纳米纤维素的可再生、低密度、低生物降解性、低成本和无毒等特性成为了继无机气凝胶和有机聚合物气凝胶后的新一代气凝胶材料。
纳米纤维素是指直径小于100nm，长度可从几百纳米到微米级别的纤维素聚集体[1]。
以形态分，纳米纤维素主要分为纳米微晶纤维素（部分文献中也称为纳米纤维素晶须，通常记为NCC或者 CNC）和纳米微细化纤维素（有时也被称为微米微细化纤维，通常记为 NFC，CNF或者 MFC）两类。
1.纳米纤维素的基本特性纤维素分子链通过氢键结合构成具有结晶区和无定型区的原纤丝，进而聚集成微纤丝。
分离微纤丝、提取纤维素结晶可得到直径小于100nm的纳米纤维素。
纳米纤维素尺寸小，却具有优良的力学性能以及热学性能。
在力学性能方面，纳米纤维素弹性模量高（大于140GPa）、密度低，导致其单位质量弹性模量甚至高于钢铁、铝等常用金属建筑材料[2]。
1.1自组装性能自组装性能是纳米纤维素的一个重要特性，纳米纤维素表面存在大量带电官能团（如磺酸基、羧基），因而可均匀稳定地分散在水中连续地从纳米纤维素水溶液中去除水分可使纳米纤维素以一定的构型排列，最小化纳米纤维素间的静电作用力，自组装成液晶。
1.2负抗磁各向异性纳米纤维素具有负抗磁各向异性，在外界电场、磁场作用力以及剪切力引导下可有序排列。
基于离子液体的纤维素气凝胶制备及应用研究
基于离子液体的纤维素气凝胶制备及应用研究一、概览纤维素气凝胶作为一种新型轻质多孔材料，因其独特的三维网络结构、高孔隙率、高比表面积以及良好的生物相容性和可降解性，在能源、环保、生物医学等多个领域展现出广阔的应用前景。
传统的纤维素气凝胶制备技术往往存在生物质利用方法受限、制备过程复杂、反应条件苛刻、溶剂毒性和腐蚀性较强以及溶剂回收困难等问题，这极大地限制了其大规模应用和市场推广。
为了克服这些挑战，本文提出了一种基于离子液体的纤维素气凝胶制备新方法。
离子液体作为一种新型绿色溶剂，具有独特的分子结构和化学性质，对纤维素具有良好的溶解能力，且反应条件温和、毒性低、可回收利用。
利用离子液体作为溶剂，不仅可以简化制备过程，降低能耗和污染，还有望提高纤维素气凝胶的性能和稳定性。
本文首先详细阐述了基于离子液体的纤维素气凝胶制备技术，包括原料选择、离子液体的筛选、溶解过程优化、凝胶化过程控制以及干燥方式的选择等。
通过对制备技术的深入研究，成功制备出性能优异的纤维素气凝胶材料，并对其结构、形貌和性能进行了表征和分析。
本文还进一步探讨了纤维素气凝胶在各个领域的应用。
通过与其他材料的复合改性或表面修饰，提高了纤维素气凝胶的力学强度、热稳定性、吸附性能等，使其在不同领域的应用更加广泛和深入。
在能源领域，纤维素气凝胶可作为高效隔热材料或储能介质；在环保领域，可作为高效吸附剂用于废水处理或空气净化；在生物医学领域，可作为药物载体或组织工程支架等。
基于离子液体的纤维素气凝胶制备及应用研究不仅具有重要的理论价值，还具有广阔的市场前景和实际应用意义。
随着研究的不断深入和技术的不断完善，相信纤维素气凝胶将在更多领域发挥其独特优势，为人类的可持续发展做出积极贡献。
1. 纤维素气凝胶的概述纤维素气凝胶，作为一种多孔材料，是在保持凝胶网络结构不变的条件下，通过除去其中的液体溶剂而制得。
其独特之处在于其氢键网络结构、出色的生物相容性和可降解性，这些特性使得纤维素气凝胶在弥补传统无机气凝胶和聚合物气凝胶的缺点方面展现出显著优势，从而成为环境友好型多孔材料的有力候选者。
纤维素气凝胶的制备方法
纤维素气凝胶的制备方法包括以下步骤：
1.溶解纤维素：将纤维素粉末加入强酸中，经过数小时搅动使其充分分散。
然后放置数小时至一夜以便纤维素彻底溶解。
2.去除杂质：从溶液中分离杂质，如未能完全分离，重复该步骤直至分离出纯净溶液。
3.离子交换：使用离子交换树脂从溶液中去除杂质。
4.筛选：使用漏斗和滤纸将溶液过滤，得到均匀的纤维素纳米溶液。
5.超临界干燥：将纤维素纳米溶液注入超临界干燥器，通过超临界CO2剥离水分，使纤维素形成具有多孔结构的气凝胶。
纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附分离应用研究进展
展，研究者已开发出多种制备方法。其制备流程包括
［6］
径为 5~60 nm，具有较大的长径比，能以网状结构啮
合
。CNC 呈针状，直径为 5~70 nm，长径比一般较
［7］
小，由于其分子结构仅由结晶区组成，故其结晶度较
4 个基本过程，即纳米纤维素的制备、纳米纤维素的
凝胶化、溶剂置换和湿凝胶干燥。每个过程均会影响
超临界 CO2 干燥法制备的气凝胶，在溶剂置换时需选
方法，包括悬浮液的单向冻结、冰晶的单向生长、冷
择能高度溶解于 CO2 的有机溶剂，如乙醇、丙酮。Li
冻干燥等步骤，得到的多孔结构模拟了冰晶的单向生
利用丙酮溶剂置换法和常压干燥法制备了纤维
长形态，气凝胶的各向异性主要由凝胶组织的各向异
素纳米纤丝基气凝胶；结果表明，制备得到的气凝胶
重点实验室，山东济南，250353）
摘
要：纤维素基功能材料的产业化是传统造纸行业转型升级的重要发展方向。纳米纤维素基气凝胶是一种基于纳米纤维素制备而成
的轻质固体材料，具有孔隙率高、比表面积大、低密度和可生物降解等优点，在吸附分离领域有广泛的应用。本文对纳米纤维素基气
凝胶的制备方法进行了总结，探讨了制备过程对纳米纤维素基气凝胶结构的影响，综述了纳米纤维素基气凝胶在吸附分离领域中的应
的应用中起着至关重要的作用 ［46］。纳米纤维素基气
微观结构 ［52］。
凝胶的常用干燥方法有冷冻干燥法和超临界流体干燥
法，这两种方法均可以防止气凝胶的孔隙结构由于毛
细管作用力而塌陷。
中 国 造 纸 学 报
Transactions of China Pulp and Paper
Vol. 36，No. 2，2021
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种纤维素复合气凝胶制备方法及应用
1.本发明涉及气凝胶技术领域，特别是一种纤维素复合气凝胶制
备方法及其应用。
This invention relates to the field of aerogel technology, in particular to a method for preparing cellulose composite aerogels and their applications.
2.该方法包括将纤维素溶液与其他添加剂混合，并通过凝胶化和
超临界干燥工艺得到纤维素复合气凝胶。
The method comprises mixing cellulose solution with other additives, and obtaining cellulose composite aerogels through gelation and supercritical drying processes.
3.所述纤维素溶液可以是纤维素衍生物的水溶液，如羟乙基纤维
素或甲基纤维素等。
The cellulose solution can be an aqueous solution of cellulose derivatives, such as hydroxyethyl cellulose or methyl cellulose.
4.在混合纤维素溶液时，可以添加其他纳米材料或化学添加剂，以改善气凝胶的性能。
When mixing the cellulose solution, other nanomaterials or chemical additives can be added to improve the performance of the aerogel.
5.在凝胶化过程中，可以采用不同的交联剂或凝胶剂，如硫酸铝或磷酸铝等。
In the gelation process, different crosslinking agents or gelling agents, such as aluminum sulfate or aluminum phosphate, can be used.
6.超临界干燥是通过将凝胶置于高压和高温下，使溶剂在非常短的时间内从凝胶中蒸发，得到气凝胶。
Supercritical drying is achieved by placing the gel under high pressure and high temperature, allowing the solvent to evaporate from the gel in a very short time, obtaining the aerogel.
7.所得的纤维素复合气凝胶具有低密度、高比表面积和较好的机械性能，可用于吸油、隔热、隔音等领域。
The obtained cellulose composite aerogel has low density, high specific surface area, and good mechanical properties, which can be used in fields such as oil absorption, thermal insulation, and sound insulation.
8.在吸油领域，纤维素复合气凝胶可以作为高效吸附剂用于油水分离、油田废水处理等。
In the field of oil absorption, cellulose composite aerogels can be used as efficient adsorbents for oil-water separation, oilfield wastewater treatment, etc.
9.在隔热领域，纤维素复合气凝胶可以制备成隔热板材，用于建筑保温或冷链运输中的温控包装。
In the thermal insulation field, cellulose composite aerogels can be prepared into insulation boards for building insulation or thermal control packaging in cold chain transportation.
10.在隔音领域，纤维素复合气凝胶可以用于制备隔音材料，用于汽车、船舶等噪音控制。
In the sound insulation field, cellulose composite aerogels can be used to prepare sound insulation materials for noise control in automobiles, ships, etc.。