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取之于自然的纳米纤维素有什么厉害之处?

2019-08-19 17:03:33来源:塑料机械网整理发布 阅读量:23718

  【塑料机械网 科技创新】纳米纤维素是一种具有优良性能和特殊结构的新型高分子材料,在食品、医药、生物、工业等多领域广泛应用。产生于植物的它,来源广、可降解、无污染,在纤维素化学领域的研究热点中,纳米纤维素可谓是其中引人注目者。
 
  纳米纤维素的特点
 
  纳米纤维素与普通纤维素相比,其比表面积更大,而体积更小,反应充分。此外,另一原因也源于在制备过程中产生的低分子量链段和分子断链具有很强的化学反应活性,在纤维素化学改性上有较多应用。
 
  纳米纤维素凭借其高抗张强度,在复合增强材料的填充应用上表现出良好的机械性能。这也是归功于纳米纤维素的大比表面积和大长径比。
 
  除此之外,由于纳米纤维素具有良好的亲水性,在水溶剂中可以形成稳定的胶体,也拥有良好的触变性、流变性和高分散性,可以被用作药物赋形剂,也在减肥食品中作为奶油的替代品使用。
 
  纳米纤维素的应用
 
  ·医药/美妆
 
  纳米纤维素具有良好的生物适应性,加之其特殊的纳米尺度结构,在生物应用领域方面有巨大潜力。
 
  纳米纤维素拥有的良好的生物适应性,在活体中尚未发现排异反应和炎症,在诸如伤口抗菌敷料、人工移植物等方面有良好的表现,这引起了人们极大兴趣。美国国立卫生研究院的牙科和颅面研究所此前寻找种植牙技术的改进方法,而纳米纤维素正为他们提供了新的参考。科研人员介绍说:“当我们在纤维素纳米晶体支架上培养细胞的时候,初步结果表明,支架结构既能够实现力学特性也能够实现生物反应。这表明,适当浓度的纤维素纳米晶体支架材料是一种很有潜力的骨骼再生方法。”
 
  在化妆品行业中,纳米纤维素的加入能清理皮肤的毛孔,穿过皮下的上皮层与脂质层。尤其是与同样可应用于化妆品的富勒烯搭档产生的混合物能够吸收中和人体产生的自由基,应用前景被看好。
 
  ·造纸
 
  纳米纤维素与其相邻纤维形成更多的键,加入纳米纤维素的纸张可以增加韧性。
 
  来自西班牙赫罗纳大学的科研人员使用木质纤维素纳米纤维进行实验得出结论,普通的回收纸张经过三次回收后就不适合进行书写,相比之下加入和纳米纤维素的纸张经过七次回收之后依然可以书写。纳米纤维生产技术对传统纸张回收技术的改进能减少能源消耗,并且对产品质量有所提升,更利于资源重复利用。
 
  ·汽车轻量化
 
  通过将多种纤维或塑胶物质碾碎成纳米粒子后均匀混合,不仅可以实现特定纤维低重量高强度的特性,还具备了类似塑胶的易加工性。相比同样是瞩目焦点的碳纤维,这种材料可以通过塑胶的射出成型的加工方式,成型方便,不需要复杂的编制程序,制造成本也较低。
 
  据悉,现在电装、丰田纺织和京都大学等将通过日本环境省的“NCV(Nano Cellulose Vehicle)项目”,利用源自植物的新材料“纤维素纳米纤维(CNF)”推进汽车部件开发。
 
  ·弹性材料
 
  根据报道,有科学家通过纳米纤维素与石墨烯的协同作用,采用浸涂法制备了超双亲聚氨酯海绵。
 
  超双亲材料具有超亲水和超亲油的特性,这种超双亲海绵能够在短时间内迅速吸附水和油,为制备具有特殊浸润性能的多孔弹性材料和复合材料提供了参考,并且在催化剂蔡日和智能高分子复合材料领域有望获得应用。
 
  ·纤维增强
 
  近期由中国科学技术大学俞书宏教授带领的研究团队,通过借鉴天然生物纤维的策略,成功研制了一种既强又韧的宏观尺度纤维素基纳米复合纤维材料。
 
  据悉,这种材料的最高拉伸强度可以和高性能纤维素基天然植物纤维相媲美,并且其可达到的最高断裂延伸率超过了几乎所有纤维素基天然植物纤维和人工合成的纤维素基宏观纤维材料。未来在其他复杂等级结构材料的设计和制备方面,这种新型材料有很大的应用空间。
 
  韩国TER公司利用其自主研发的碳纳米管分散技术研制出了一种碳纳米管纤维素。这种材料的强度超越钢材,且拥有布料的柔软,可广泛应于军用防弹设备以及锂电池等领域。
 
  结语
 
  纤维素取之于自然,是一种环保、绿色、丰富的可再生资源。纳米技术应用到纤维素中,为科技领域在新材料的制备方面打开了一扇新窗口。在未来,新材料将是人类研究的重点,纳米纤维素也将为我们的生活带来新的发展。
 
  资料参考:《纳米纤维素概述》、材料+、中国科技网、金属所、汽车材料网、 X一MOL资讯

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