现代工业的飞速发展和石油基聚合物的过度消费引发了双重危机，造成了不可再生资源和环境污染的短缺。但是，这提供了一个机会来刺激研究人员将天然生物基材料用于新型先进材料和应用。基于纳米纤维素的气凝胶，使用丰富且可持续的纤维素为原料，呈现出第三代气凝胶，其结合了具有高孔隙率和大比表面积以及纤维素本身优异性能的传统气凝胶。当前，纳米纤维素气凝胶为各种领域的广泛功能应用提供了引人注目的平台，例如吸附，分离，储能，隔热，电磁干扰屏蔽和生物医学应用。最近德国哥廷根大学张凯/南京林业大学蒋少华/段改改等科研人员在《AdvancedMaterials》上发表了题为RecentProgressonNanocelluloseAerogels:Preparation,Modification,CompositeFabrication,Applications的综述。他们总结了纳米纤维素气凝胶的制备方法，改性策略，复合材料的制备以及进一步的应用，并就未来的发展前景和潜在挑战进行了额外的讨论。
纤维素是自然界中最丰富的多糖之一，主要由通过1,4-β-糖苷键连接的β-d-葡萄糖单体组成。由于在C2，C3和C6位置的表面上存在大量的游离活性羟基，因此线性纤维素分子链之间存在很强的氢键（图1a）。纳米纤维素的定义是至少具有1–nm的尺寸，可以从天然纤维素原纤维中分离出来，并且根据来源（图1b–d）主要分为三类（图1b–d）：纤维素纳米晶体（CNC），纤维素纳米原纤维（CNFs）和细菌纳米纤维素（BNC）。
图1a）纤维素的分子链。b）CNF的透射电子显微镜（TEM）图像。c）CNC的原子力显微镜（AFM）图像。d）BNC的SEM图像。
气凝胶是一类特殊的材料，具有气体作为分散介质和连续的3D多孔网络，最早由Kistler在年成功制备。相反，基于纳米纤维素的气凝胶具有优异的性能，包括绿色的可复制性，良好的生物相容性和易于降解，以及先前的无机气凝胶和聚合物气凝胶的优点（低密度，大孔隙率和比表面积（SSA）），使它们成为广泛功能应用（例如有效吸附，隔热和热固性材料）的