AFM: 纳米纤维素基功能材料的研究进展
雨辰 雨辰 2021-08-15

纳米纤维素由于其可再生和碳中性的特性、优越的生物相容性、可定制的表面化学性质以及前所未有的光学和机械性能,目前正成为基础科学和技术应用领域广泛研究的焦点。

有鉴于此,天津大学王玲教授和封伟教授等人,综述了纳米纤维素基功能材料的研究进展,及其在手性光子学、软体驱动器、能源存储和生物医用等领域的潜在应用。讨论了纳米纤维素基功能材料的基本设计和合成策略。重点介绍了它们的独特性质、潜在机制和潜在应用。最后,阐述了纳米纤维素技术所面临的挑战和机遇。

本文要

1纳米纤维素是地球上最丰富的生物质资源,具有易降解、可再生、无毒且廉价易得等优点,有望代替传统化石资源并用于生产各种高附加值的先进功能材料。根据制备方法和来源区分,可以将纳米纤维素分为三类:纤维素纳米晶(CNC)、纤维素纳米纤维(CNF)和细菌纤维素(BC)。

2CNC主要是一种从天然纤维中提取的纳米级纤维素,具有天然手性,能够自发的组装成左旋的胆甾型液晶,表现出独特的光学特性,在信息加密、光学编码、光学数据存储等领域有广泛的应用前景。CNF主要是从植物纤维素中分离得到,直径为5-20 nm,长度几百纳米至几十微米的丝状纤维素纤维,其具有三维纳米纤维网络和优异的机械特性,在能源存储、智能驱动和生物医用等领域具有广泛的应用潜力。

3BC主要是由细菌产生的具有生物可降解性的天然纳米结构高分子材料,其衍生的功能材料在食品制造、能源存储、智能驱动、生物医疗、电子器件、军工等领域具有广阔的应用前景。由于纳米纤维素结合了纤维素和纳米材料的独特特性,研究人员近年来在纳米纤维素基功能材料领域取得了一系列突破性进展,有望在手性光子学、软体驱动器、能源存储和生物医用等领域得到应用。

总之,该工作有望为基于纳米纤维素的手性光子学、软机器人、先进能源和新型生物医学技术提供新的见解,并促进这些高度交叉的学科领域的快速发展,包括纳米技术、纳米科学、生物学、物理学、合成化学、材料科学和设备工程。

参考文献:

Pengfei Lv, et al. Nanocellulose-Based Functional Materials: From Chiral Photonics to Soft Actuator and Energy Storage. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202104991.

https://doi.org/10.1002/adfm.202104991


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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