高濕強高韌（rèn）性兼具紫外（wài）屏（píng）蔽功能的纖維素納米紙

來（lái）源：中科院

纖維素納米紙（CNP）具（jù）有質量輕、機械（xiè）強度高、光學性能優異、熱穩定性好、熱延展（zhǎn）性低、阻隔性高以及可（kě）生物（wù）降解等（děng）一（yī）係列優點，在電子（zǐ）器（qì）件、顯示基板（bǎn）、太（tài）陽（yáng）能電（diàn）池、包裝阻隔材料等領域有著巨大的應用潛力。然而，CNP對水敏感（gǎn），大量（liàng）的水或高濕度環境會使（shǐ）纖維素潤脹，從而導致（zhì）其失去原有的穩定性和機械強度，這大大限製了CNP在水中以及高濕條件下的應用。目前，上一般采用乙酰化、矽烷化（huà）或（huò）接（jiē）枝改性等方法來改善（shàn）CNP的抗水（shuǐ）性能，這些方法在一定程度上能（néng）夠改善CNP的耐水性，但複雜的化學改（gǎi）性方法也會不可避免地造成CNP機械性能（néng）的損失和製備成本的提高。

青島能源所製備（bèi）出高（gāo）濕強、高韌性兼具紫外屏蔽功能的纖維素納米紙

近（jìn）日，中（zhōng）國科學院青島生物能源與過（guò）程研究（jiū）所生物基材料組群（qún）木質（zhì）纖維素精煉課題組，采用了易（yì）回收（shōu）的有機酸水解法從天然木質纖維中提取含木質素的納米纖維素（sù），然後通過機（jī）械（xiè）力協同作用製得具有優異抗水性能的（de）CNP。整個製備過程無需（xū）任何複雜的化學改性，直接通過一步法有機酸水解分級解離天然纖維（wéi）原料，並得到含木質素的納米纖維素；隨後在二甲基乙酰胺（DMAC）中，通過機械力作用實現納（nà）米（mǐ）纖維表麵分子的部分溶解，溶解（jiě）的纖（xiān）維（wéi）素分子在幹燥成膜的過程中發生重結晶（jīng）；重結晶的纖維（wéi）素分子和具有天然疏（shū）水特性（xìng）的木質素協（xié）同作用*CNP中納米纖維素之間的缺陷，形成更為致密的納米（mǐ）結構。該方法製得（dé）的CNP具有良好的機械性（xìng）能（255 MPa, 19.7 MJ m-3），不僅克服了CNP怕水的缺點（濕強可（kě）達83 MPa，為現有文獻報道的大值），而且木質素的引入還賦（fù）予了CNP優異的紫外吸收（shōu）性能。該研究開發的製備過程無需複雜工（gōng）藝和昂貴試劑，所用溶劑均可回收，整個過程清潔，並可（kě）實現CNP強度和（hé）紫外屏蔽性能（néng）的可控（kòng）製備，產品具有良好的應用前景。相關成（chéng）果作為Back cover文章發表在Journal of Materials Chemistry A 雜誌上（JMCA 2018，DOI: 10.1039/C8TA01986J）。

一（yī）步法納米纖維素——二甲基乙酰（xiān）胺中表麵分子溶解——重結晶——得到致密納米結構纖維素納（nà）米紙

納米纖維素因其*的結構及*的性能一直受到學術和（hé）企業（yè）界的關注和重視，日漸成為新材料和纖維素科學領域的研（yán）究熱點。但（dàn）是，從天然木質纖維（wéi）素中提取納米纖維素的工（gōng）藝過程一直存（cún）在著能耗高、用水量大、化學藥品不易回收等問題。為攻克上述難題，木質纖（xiān）維精煉課題（tí）組長期致力（lì）於開發新型（xíng）綠色的納米纖維素製備方法，在（zài）上建立（lì）了基於易回收的固體酸和有機（jī）酸水解法製備納米纖維素的方（fāng）法體係，包括磷鎢酸水解法製備纖維素（sù）納（nà）米晶體CNC（Carbohydrate Polymers, 2014, 110: 415），甲酸水解（jiě）-TEMPO氧化法製（zhì）備高分散性CNC（Carbohydrate Polymers, 2015, 113: 605），氯（lǜ）化鐵催（cuī）化的甲（jiǎ）酸水解法製備CNC（Cellulose, 2016, 23: 2389）和纖維（wéi）素納米纖絲CNF（Industrial Crops and Products, 2016, 94: 736），以及一步法從煙稈中提取（qǔ）具有高（gāo）抗（kàng）水特性的CNF（Journal of Materials Chemistry A, 2018），並先後申請一係列（liè）中國發明，目前已授權2項（ZL2013104830736；ZL201510680481.X）。課題組（zǔ）在納米纖維素方麵的相關係列研究為、低成本、綠色製備納米纖（xiān）維素以及相關（guān）高性能複合材料開發和產業化的應用提供了新的思路，相關成果綜述發表在《化學進展》（Progress in Chemistry, 2018, 30, 448）雜質上，並（bìng）被推薦為熱點文章。

相關（guān）係列研究獲得了國家自然科學基金（jīn）、國（guó）家十二五科技支撐計劃、山東省重點研發計劃、山東省自然科學基金（jīn）等的資助。

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