由无机前体开发的早期气凝胶的脆性促进了其有机对应物的发现。在这些有机物中突出的是纤维素气凝胶，因为它们具有天然丰度、生物相容性、可持续的前体和可调特性。纤维素的分级结构，从聚合物到纳米/微纤维，进一步促进了跨多个长度尺度的材料的制造，并增加了适用性。然而，其固有的易燃性、结构脆弱性和低热稳定性限制了它们的使用。最近开发的基于纤维素的混合气凝胶具有强大的潜力，将纤维素的固有性质与有机和无机组分结合在一起，具有可调性和增强的功能，具有很强的发展潜力。

有鉴于此，北卡罗莱纳州立大学Saad A. Khan等人，综述了纤维素基混合气凝胶材料设计和开发的研究进展。

本文要点

1）从设计和功能两个方面讨论了有机和无机成分与纤维素的混合对其性能的影响及其协同效应。还分析了管理结构集成和功能增强的基本原则。还探讨了由非传统初期气凝胶（如纤维网）制成的纤维素基混合气凝胶的最新发展。最后，讨论了通过改进可扩展性、合理设计的合成和多功能特性使这些材料产生更大影响的未来机会。

2）概述了迄今为止研究的三种主要类型的纤维素混合气凝胶（纤维素-二氧化硅、纤维素-MOF 和纤维素-石墨烯体系）的设计、表征、功能和性能，以及这些气凝胶的其他发展类别和应用。有趣的是，大部分研究仅限于少数无机成分。对二氧化硅、MOF 和石墨烯的关注，在一定程度上是由于这些无机物已经确立的特性以及通过将它们集成为气凝胶的一部分可以实现的功能性的进一步增强。然而，最近的研究已经扩展到整合其他部分，包括有机物，以及生物医学疗法和摩擦纳米发电机等新领域，表明这些混合系统具有潜力的实现。因此，这个快速发展的领域还处于起步阶段，迫切需要在实验室和商业规模上进行进一步探索。

3）虽然现有文献大多强调纤维素基杂化气凝胶的表征和性能，但在纤维素与其他有机和无机材料(如二氧化硅、MOFs、石墨烯、壳聚糖)相互作用的可调性的基础和理论研究方面存在很大的知识差距。深入了解控制这些相互作用的参数将使研究人员能够显著改进材料设计，并对纤维素基混合气凝胶的性能和性能施加控制。此外，几乎所有的研究都集中在纤维素基混合气凝胶的实验研究上，这为理论和模拟研究留下了空间。例如，分子动力学模拟和从头算量子化学方法可能是了解纤维素与其他有机和无机材料相互作用机制的有用工具。

参考文献：

Vahid Rahmanian et al. Cellulose-Based Hybrid Aerogels: Strategies toward Design and Functionality. Advanced Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adma.202102892

https://doi.org/10.1002/adma.202102892