文献综述
纳米纤维素
纳米纤维素作为一种新型纳米生物材料，日益受到人们的关注。纳米纤维素是一种一维尺度在1-100nm之间的晶体，可以在水中可以均匀分散形成稳定悬浊液。纳米纤维素拥有有许多优良的性能。纳米纤维素表面具有很多活性羟基，这使得纳米纤维素具有非常好的反应活性。纳米纤维素一般为直径只有几十纳米的短棒，并具有较高的结晶度，这使得纳米纤维素具有较好的力学性能[4]。
气凝胶是将凝胶中的液体用气体替换,在本质上是不会改变凝胶本身的体积和网络结构的。，其拥有极高的孔隙率、较高的比表面积和极低的密度等特点，是由于气凝胶具有高通透性纳米孔三围网络结构，在结构和性能上，与微米量级和毫米量级孔洞结构的多孔材料相比，因此具有明显的优点[5]。目前，气凝胶在生物医药载体、光电传感器、分离催化、以及吸附等方面都具有广泛的应用[6]。
1931 年Kistler[7] 等从纤维素硝酸酯中得到纤维素气凝胶。纤维素气凝胶按照纤维素的合成方式、化学结构和聚集态结构，可以分为三种类型的气凝胶，再生纤维素气凝胶、纤维素衍生物气凝胶以及纳米纤维素气凝胶[8]。通过纤维素溶解再生制备的纤维素气凝胶,会破坏纤维素固有的纤维素I型结晶结构,进而降低纤维素的结晶度,使得气凝胶的力学性能降低。纳米纤维素除了具备纤维素的性能,还具有纳米颗粒的特性,如比表面积大、高纯度、高聚合度和高结晶度等[9]。由于纳米纤维素独特的物理力学性能,利用纳米纤维素为原料制备的气凝胶具有柔韧性和耐压性等特点。
纳米纤维素的应用
近年来，有不少研究人员在纳米技术领域中的应用拥有极大兴趣。李滨[10]等人就介绍了纳米技术及纳米材料在造纸等领域的研究进展，并对它们存在的一些问题和潜在应用做出了探究。因为纳米纤维素拥有非常大的比表面积并且表面有丰富的羟基，如果将其加入到纸浆当中，让它与纸浆纤维紧密结合，从而提高纸浆纤维之间的结合力，因为这原因纳米纤维素才可作为制浆造纸过程中的增强剂、助留剂和助滤剂，并且具有很好的发展前景。也正是因为纳米纤维素有丰富的表面羟基，可用于接枝改性增加纳米纤维素的其他性能。纳米纤维素除了用于制浆造纸和接枝改性，在其他的很多领域也有应用[11]。
（1）高性能增强复合材料
纳米纤维素和普通纤维素相比，在高杨氏模量与强度方面有数量级的增加。桂红星等人[12]研究出NCC对天然乳胶有非常大的增强效果，当NCC 的用量为4%时，硫化胶膜的拉伸强度可提高69% ; 撕裂强度可提高210%。采用纳米纤维素作为工程塑料的增强填充剂，当纳米纤维素含量高达70% 时，增强的产品拥有普通工程塑料5倍的高强度，和硅晶相似的低热胀系数，并且保持了高的透光率。通过利用这种特性可以开发出柔性显示屏、精密光学器件等重要的新产品[13]。另外还可用于其他行业的增强，比如承楼梯、重楼、屋顶、地板等。
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