文献综述
本课题研究的现状及发展趋势:
纤维素是一种来源广泛的天然高分子材料,其具有优异的生物相容性和可降解性。气凝胶是一种多孔材料,具有低密度、高孔隙率、高比表面积等特点,这使气凝胶材料在隔热、催化等诸多领域得到应用。纤维素气凝胶的制备采用溶解-再生-干燥流程,主要通过调节工艺参数,调控纤维素气凝胶的结构。目前,纤维素的溶解体系分为含水和无水体系,出于对绿色生产的需要,越来越多的研究集中在离子液体及其他低成本溶剂的开发上。常见的纤维素再生凝固浴为水或乙醇,部分研究中采用离子液体高浓溶液为凝固浴,制备了透明的纤维素凝胶。为了避免干燥过程中气凝胶骨架被表面张力破坏,常采用超临界干燥或冷冻干燥技术。但是这两种干燥方法存在成本较高,操作复杂的问题,妨碍其大规模工业化应用。近年来,研究人员侧重纤维素气凝胶的疏水改性和材料自身力学性能的提高,旨在实现气凝胶材料的常压干燥。
本课题研究的意义和价值:
随着化石能源的消耗和社会对环保要求的提高,急需开发储量丰富的可降解材料,纤维素优异的生物相容性、天然可降解使其成为理想的替代材料之一。纤维素气凝胶的高空隙率等结构特点,使其已在电池隔膜、隔热材料等诸多领域得到应用。但是,由于纤维素自身大量的羟基,使得气凝胶材料在吸水后,出现空隙结构的塌陷,严重阻碍了纤维素气凝胶在高湿度条件下的使用。本课题对纤维素气凝胶进行疏水处理后,可能实现该种材料在液相催化方面的应用。另外,经过疏水化处理的纤维素凝胶有望实现常压干燥,替代常用的超临界干燥或冷冻干燥技术,从而进一步降低成本,缩短生产时间。本课题的另一个亮点在于在实现材料疏水的基础上,调节纤维素凝胶结构,保证纤维素凝胶和气凝胶的透明性。该材料将在接触式光学器件等领域得到进一步的研究和应用。
参考文献:
[1]刘晓慧. 再生纤维素基复合气凝胶的制备及性能研究[D].西安:西安理工大学,2018.
[2]葛溢.基于纤维素/石墨烯复合气凝胶的水系锌离子电池正极材料制备与性能[D].南昌:东华理工大学,2018.
[3]赵林燕.功能型纤维素基复合气凝胶的制备及其在有机污水处理中的应用[D].石河子:石河子大学,2018.
[4]张晓婷.纤维素基多孔材料的制备及电化学性能研究[D].广州:华南理工大学,2018.
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