氣凝膠是種輕盈質(zhì)的固體材料，其內(nèi)部98%以上是空氣，又被稱為“凝固的煙”。1999年，美國(guó)航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室次研制出輕盈二氧化硅氣凝膠，其密度為3毫克每立方厘米，成為當(dāng)時(shí)上輕的固體材料。這種輕盈材料隨后被“星塵”號(hào)彗星探測(cè)器攜帶進(jìn)入太空，并成功用于彗星尾部塵埃微粒的捕捉。2012年，德國(guó)科學(xué)家制造了種名為“石墨氣凝膠”的材料，其密度為0.18毫克每立方厘米，使氣凝膠材料的密度達(dá)到了個(gè)新的限。2013年，浙江大學(xué)制造的“全碳?xì)饽z”輕盈材料，其密度為0.16毫克每立方厘米，又創(chuàng)造了個(gè)新的記錄。東華大學(xué)研發(fā)的0.12毫克每立方厘米“纖維氣凝膠”，再次成功刷新了“輕材料”的記錄。

氣凝膠是種用氣體代替凝膠中的液體而本質(zhì)上不改變凝膠本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或體積的特殊凝膠，它具有納米級(jí)多孔結(jié)構(gòu)和高孔隙等特點(diǎn)，是目前所知密度小的固體材料之。由于其制備過(guò)程繁瑣冗長(zhǎng)，價(jià)格昂貴易脆等缺點(diǎn)，很長(zhǎng)段時(shí)間沒有引起業(yè)界關(guān)注。直到超臨界干燥法問(wèn)世，氣凝膠才引起研究者的注意。

超臨界干燥法可以快速、批量生產(chǎn)出準(zhǔn)確尺寸、任意形狀及結(jié)構(gòu)完整的氣凝膠材料。由于氣凝膠材料的分散介質(zhì)是氣體，網(wǎng)絡(luò)空隙結(jié)構(gòu)均為納米級(jí)別，所以氣凝膠擁有高空隙率、高比表面積、低熱傳導(dǎo)系數(shù)、低介電常數(shù)、低光折射率、低聲速等。

氣凝膠根據(jù)成分可分為三類：無(wú)機(jī)氣凝膠、有機(jī)氣凝膠和復(fù)合氣凝膠三類。纖維素氣凝膠作為新生第三代材料具有良好的生物相容性和可降解性。在制藥、航天、軍工等域都有很大的應(yīng)用。芬蘭的研究人員制造出了種具有驚人高浮力的納米纖維素氣凝膠。據(jù)研究人員稱，由1磅這種材料制成的小船就可以運(yùn)載高1,000磅的貨物。通過(guò)細(xì)菌制備的納米纖維素還可以用于制造防彈玻璃、航空材料，乃至傷口敷料，這是因?yàn)榧{米纖維素可以保持其硬度和強(qiáng)度，甚至浸泡在液體中也不會(huì)發(fā)生變化。

纖維素基氣凝膠材料不僅具有無(wú)機(jī)氣凝膠的高孔隙率、高比表面積、低密度、異的隔音隔熱性能、低介電常數(shù)等特點(diǎn)，同時(shí)具備綠色可再生材料的來(lái)源廣泛、可生物降解和異的生物相容性等點(diǎn)，因此在催化劑負(fù)載、醫(yī)用生物材料、吸音隔熱材料、過(guò)濾材料和模板材料等方面具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)物理共混或化學(xué)改性，制備具有特殊性能的雜化或復(fù)合型氣凝膠，如疏水性、導(dǎo)電性、抗菌性、透明性等;探索溫和的干燥條件，制備高強(qiáng)度氣凝膠;開發(fā)清潔高效的溶劑及低成本、大規(guī)模的工業(yè)制備技術(shù)等，都將成為纖維素基氣凝膠材料未來(lái)發(fā)展的研究方向。