一文掌握新型納米材料納米纖維素材料（含纖維素納米網(wǎng)/纖維素納米晶/纖維素納米纖維）

納米纖維素（nanocellulose）是一種新型納米材料，來源于天然纖維素材料，包括樹木、棉花、秸稈、草類等等，經(jīng)過化學和機械處理后制備形成。制備出直徑為4-5納米，長度高達500-1000納米的纖維素纖維，自此納米纖維素的制備及應用得到了長足發(fā)展，并逐漸走向產(chǎn)業(yè)化應用。

納米纖維素的誕生納米纖維素根據(jù)其長度與直徑可以粗略分為：纖維素納米網(wǎng)（cellulose nanowebs）、纖維素納米晶（cellulose nanocrystals或者cellulose nanowhiskers）和纖維素納米纖維（cellulose nanofibers）。

早在幾十年以前，納米纖維素就被認知和分離出來了，那時候它的名字叫纖維素微纖（cellulose microfibrils），通常是由經(jīng)過化學預處理的纖維素原料，通過冷凍和機械研磨方法來直接制備的，所得纖維素纖維直徑較粗（約10-100納米）但纖維很長，呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

后來，人們采用硫酸水解的方法制備出纖維素納米晶，并經(jīng)過溫和的超聲處理得到直徑為3-5納米，但長徑比僅為20左右的納米纖維。這種納米纖維，由于表面具有負電官能團，易于分散于水中。

提出了纖維素納米纖維的概念，并采用溫和的水性氧化體系TEMPO/NaBr/NaClO及溫和的機械處理來制備直徑為4-5納米，長度高達500-1000納米的纖維素纖維。自此納米纖維素的制備及應用得到了長足發(fā)展，并逐漸走向產(chǎn)業(yè)化應用。納米纖維素的**性質(zhì)納米纖維素的**性質(zhì)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）納米纖維素來源于天然纖維素，保留了天然纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此，納米纖維素具有天然纖維素優(yōu)良的機械強度、耐溶劑性、熱穩(wěn)定性等性質(zhì)。

（2）納米纖維是纖維素材料經(jīng)過氧化或者水解等化學處理后得到的新材料，其表面除了纖維素本身具有的羥基外，還附有通過氧化過程產(chǎn)生的羧基、醛基、磺酸基等親水官能團，這些官能團的存在預示了其廣闊的應用領(lǐng)域。

(3)納米纖維素可以穩(wěn)定分散于水溶液或其它極性有機溶劑中（纖維素納米網(wǎng)除外），因而易于加工應用，且與其它材料具有良好的復合性能。

(4)納米纖維素來源于地球上**的可再生生物質(zhì)材料——纖維素，且制備分離方法相對環(huán)保綠色（以水為介質(zhì)），因此，相對其它納米材料不僅具有廉價優(yōu)勢，且可降解回收。

納米纖維素的應用

納米纖維素**的性質(zhì)使其越來越受到研究者的關(guān)注和青睞。納米纖維素的應用主要集中在生物醫(yī)學和組織工程、納米復合與增強材料、氣體傳感與分離、空氣過濾與水凈化等各個領(lǐng)域。其中，組織工程領(lǐng)域主要應用其良好的生物相容性和生物可降解性；納米復合材料主要應用其優(yōu)秀的機械性能和強度，以及良好的溶劑分散性等；氣體傳感與分離主要應用其表面的多官能團及可化學修飾性能；而空氣與水凈化領(lǐng)域則結(jié)合了納米纖維素的各種**性能，并與其它納米材料如靜電紡納米纖維相復合，催生出一類新型的納米復合分離材料。主要針對應用于納米纖維素在飲用水純化、污水凈化、海水淡化、貴金屬回收、空氣凈化等領(lǐng)域。

wyf 03.23