在可再生资源受到全球关注的背景下,木质资源的合理开发和利用日益受到重视。将纳米纤维素从木材细胞壁中剥离出来,利用其尺度精细、高长径比、高比表面积和可生物降解等优点,可开发出性能各异的水凝胶和气凝胶材料。溶液置换处理是一种将溶液直接加入到纳米纤维素溶液中得到凝胶材料的制备方法;具有操作简单、可调控性强、能提高凝胶强度的优点。然而,目前的研究仅限于单一的溶液,对于凝胶化机理的阐述和性能的表征比较片面;因此本文系统地研究了不同溶液/溶剂置换处理对纳米纤维素水凝胶和气凝胶的结构和性能的影响。基于这种置换方式制备出纳米复合气凝胶干燥剂,并研究了低湿环境下复合干燥剂的吸湿性能和取水性能。论文重点研究了 5种溶液和溶剂(包括酸/碱/盐溶液、以及两种有机溶剂)置换处理纳米纤维素溶液,成功地制备出纳米纤维素凝胶材料,并对其尺寸、孔隙度、密度等进行了测试。采用旋转流变仪、万能力学试验机、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射、热重分析仪、导热系数仪对凝胶的结构和性能进行了检测分析;利用这种置换方式制备出纳米复合气凝胶干燥剂(NCAD);借助扫描电子显微镜和X射线三维显微镜观察了 NCAD的结构;探究了低湿下NCAD的吸湿性能和再生性能;借助显微镜和接触角测试仪观察了 NCAD的表面和断面的吸水过程;最后研究了 NCAD的取水效率以及循环取水再生性;本研究得到的主要结果如下:(1)氢氧化钠体系的水凝胶具有高的储存模量(36.4 kPa)和较好的压缩模量(37.6 kPa);制备的所有气凝胶具有轻质、高孔隙率的特点;不同的气凝胶具有各异的密度和孔隙结构;氢氧化钠气凝胶二维片材中纤维排列致密,内部网络中均匀地分布了微米级孔隙,因而也展示了高的力学性能;而其它气凝胶的结构相对疏松,力学强度也相对较弱;所有的气凝胶都具有高的热稳定性,并且有潜力应用在隔热材料方面;(2)相比较商用干燥剂硅胶和分子筛,在低湿下浓度为5 wt%的氯化锂制备的NCAD具有最大的吸湿率(1.2 g/g);再生性能好,再生温度低(60 ℃);(3)氯化锂主要负载在NCAD的表面,内部是多孔网络结构;氯化锂将空气中的水蒸气凝结在NCAD的表面形成液态水,在亲水基团和渗透压的作用下,水分饱含在NCAD的内部网络结构中;NCAD具有快速除湿,且能将湿度调控至所需湿度的能力;(4)从空气中收集的水无色、纯净,可供人体饮用;在湿度为30%时,干燥剂的取水量最大能达到1.32 g/g NCAD,蒸馏盐分二次制备的NCAD仍具有较高的吸湿能力,大大降低了成本。