纤维气凝胶作为最轻材料，刷新了记录，具有独特性能，预示未来材料变革。纤维气凝胶以其出色的轻质性，成为了当今世界上最轻的材料，这一创新成就不仅刷新了材料科学的纪录，更预示着未来材料领域的新篇章即将开启。这种轻盈且具有独特性能的材料，有望在多个领域带来革命性的变革。

谈及“凝胶”这一概念，你或许会联想到果冻、芦荟胶或是隐形眼镜。然而，这些只是凝胶在日常生活中的一些表现。在科学领域，凝胶被定义为溶胶或溶液中的胶体粒子在分散介质的作用下，所形成的具有空间网状结构的弹性固体。特别地，当这种分散介质为气体时，我们称之为气凝胶；而若以水为分散介质，则被称为水凝胶。

气凝胶，这种以空气为主要成分的材料，其密度之低令人瞩目，高达98%以上的空间都被空气占据，使其成为世界上密度最小的固体。同时，它也是一种纳米材料，展现出独特的物理化学性质。近期，东华大学的纳米纤维研究团队在2015年发表的最新论文中，介绍了一种他们研发的超轻、超弹的纤维气凝胶。经过中国计量认证，这种纤维气凝胶的固态材料密度仅为0.12毫克每立方厘米，这一成就不仅打破了此前“全碳气凝胶”保持的密度记录（0.16毫克每立方厘米），更使其荣登“世界最轻材料”的宝座。

❒ 第三代气凝胶材料

纤维素气凝胶因其环保性和多功能性被称第三代材料，潜力广泛应用。石化燃料的过渡与有害气体的过量排放，已对环境与资源造成深远影响，这进一步推动了天然聚合物材料向可持续、可生物降解和资源化利用的方向发展。在众多天然聚合物中，纤维素以其在地球上的丰富储备而备受瞩目。纤维素材料及其衍生物的研究与开发，不仅顺应了可持续发展的战略需求，更展现出广阔的应用前景。

其中，纤维素气凝胶作为纤维素材料的重要分支，凭借其可再生、生物降解、易于表面改性以及高孔隙率、高比表面积、低密度等特性，构建出3D互连的多孔网络结构，成为一种极具环境友好性的多功能材料。其在吸附与分离、隔热、生物医学、储能以及金属纳米颗粒/金属氧化物载体、催化等多个领域均展现出卓越的应用潜力，因而被誉为“第三代气凝胶材料”。

❒ 纤维素气凝胶的分类

分类为纳米、再生和衍生物气凝胶，不同来源与特性带来多样的应用选择。在探讨纤维素气凝胶的应用潜力时，我们不可避免地需要对其分类有所了解。根据不同的制备方法和性质，纤维素气凝胶可以被划分为多种类型。这些分类不仅有助于我们更深入地理解这种材料的多样性，还能为实际应用提供更多选择。接下来，我们将深入探讨纤维素气凝胶的几种主要分类。

纤维素，这一自然界的奇妙物质，源自多种途径。它既存在于植物性纤维素材料中，如稻草、棉花和木材，也通过细菌发酵得以提取，例如木醋杆菌。此外，废弃物中的再生纤维素，如报纸和纸箱，同样为纤维素气凝胶的制备提供了可能。基于这些不同的来源和结构特性，纤维素气凝胶可进一步细分为三类：纳米纤维素气凝胶、再生纤维素气凝胶以及纤维素衍生物气凝胶。

❒ 纳米纤维素气凝胶

纳米纤维素气凝胶（NC）是以直径为2~100 nm、长度为数百纳米或微米的纳米纤维素材料为主体，通过溶剂法、机械分散法或有机溶剂衍生物进行溶解和分散。随后，经过交联反应形成水凝胶，再经过干燥处理，最终得到纤维素气凝胶。

❒ 再生纤维素气凝胶

再生纤维素气凝胶的制备过程包含四个关键步骤。首先，将纤维素完全溶解在适当的溶剂中；其次，通过溶剂交换来再生纤维素；接着，经过凝胶化处理形成水凝胶；最后，经过干燥过程，得到纤维素气凝胶。

再生纤维素气凝胶以其较大的平均孔径和通常超过30%的收缩率而区别于其他气凝胶。其制备过程中，常采用酸水解、酶处理或机械崩解等方法来提取再生纤维素。这种气凝胶因其简单的生产工艺和低廉的成本，成为了广泛研究的对象。

❒ 纤维素衍生物气凝胶

通过化学修饰对纤维素气凝胶进行改性，是制备纤维素衍生物气凝胶的关键步骤。这类气凝胶不仅密度低、孔隙率高，还展现出优异的导热性能和尺寸稳定性。根据具体应用需求，进行适当的化学修饰，可以进一步增强或优化纤维素气凝胶的原有性能。