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发展

1971年，首次制备完成。

2001年，以醋酸纤维素和乙酸丁酸纤维素为原料，以二异氰酸酯为交联剂，得到了具有高冲击强度的纤维素基轻质多孔材料。

2004年，首次使用非衍生性溶剂，将纤维素在硫氰酸钙水溶液中溶解和再生来制备纤维素多孔材料，随后，各种非衍生性溶剂体系被开发出来。

2006年，从植物源或细菌纤维素（BC）中分离的纳米纤维素也被用来制备纤维素多孔材料。

2.制备

首先将纤维素通过溶剂分散并凝胶化得到水凝胶，然后通过干燥去除溶剂成型。在凝胶过程中，纤维素的溶胶-凝胶转变通过物理或化学交联形成三维纤维网络。这里可通过添加表面活性剂、稳泡剂等来保持制备过程中的微观结构。

纤维素基轻质多孔材料的孔结构还取决于干燥工艺的选择。超临界干燥可有效避免3D多孔结构的坍塌，但存在干燥周期长、产量低、成本高等缺点。相对而言，冷冻干燥使冰晶直接升华，更加安全且相对经济。

目前也有研究采用冰模板定向冷冻干燥的方法来制备具有各向异性多孔结构和力学性能的纤维素泡沫/气凝胶。在冷冻干燥过程的冷冻和升华阶段，大冰晶会导致纳米纤维的聚集，使纤维素多孔材料的比表面积显著降低，可以通过将溶剂改为叔丁醇来改善。

3.应用

将纤维素与有机或无机材料复合后可以赋予其特定的功能性，极大地拓展了材料的应用领域。相较于未功能化纤维素基轻质多孔材料，功能化纤维素基轻质多孔材料在电磁屏蔽、吸附、抗菌、阻燃隔热等领域有较大的应用前景。

图1纤维素复合轻质多孔材料的应用领域

3.1电磁屏蔽材料

制备了超轻、高柔性的生物聚合物气凝胶，它由纤维素纳米纤维和银纳米线形成的仿生细胞微结构组成，通过冷冻干燥方法成型。结合原位压缩产生的屏蔽变换和建筑单元的控制，优化的层状多孔生物高聚物气凝胶具有非常好的电磁屏蔽效果。

图2CNF/Ag气凝胶层状多孔结构实现电磁屏蔽效果的机制

3.2吸附材料

将纳米纤维素与氧化铁（Fe3O4）纳米颗粒集成在一起，制备了一种磁性杂化气凝胶。制备的杂化气凝胶对Cu2+、Pb2+、Cr6+的吸附容量分别为0.4、1.25、2.2mg/g。

图3纳米纤维素-Fe3O4混合气凝胶的吸附效率

3.3电极材料

Zheng等制备了一种以纤维素纳米纤维（CNF）/氧化石墨烯（RGO）/碳纳米管（CNT）杂化气凝胶为电极。

图4CNF/RGO/CNT气凝胶电极的制造过程

3.4疏水材料

通过碱处理从木质纤维素中提取木质素，然后再将木质素沉积到木质纤维素中，通过烘箱干燥制备疏水纤维素泡沫。泡沫的接触角为117°±8°，最高测量值为127°，呈现出较好的疏水性。泡沫的疏水性主要归因于木质纤维素中残留木质素、再沉积木质素、纤维和泡沫表面粗糙度等的共同作用。从下图可以看出，再沉积的木质素增加了纤维表面的粗糙度，提高了泡沫的疏水性能。

图5柠檬酸交联木质纤维素泡沫的接触角和表面特性