高濕強高韌性兼具紫外屏蔽功能的纖維素納米紙

來源：中科院

纖維素納米紙（CNP）具有質量輕、機械強度高、光學性能優(you) 異、熱穩定性好、熱延展性低、阻隔性高以及可生物降解等一係列優(you) 點，在電子器件、顯示基板、太陽能電池、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，大量的水或高濕度環境會(hui) 使纖維素潤脹，從(cong) 而導致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、矽烷化或接枝改性等方法來改善CNP的抗水性能，這些方法在一定程度上能夠改善CNP的耐水性，但複雜的化學改性方法也會(hui) 不可避免地造成CNP機械性能的損失和製備成本的提高。

青島能源所製備出高濕強、高韌性兼具紫外屏蔽功能的纖維素納米紙

近日，中國科學院青島生物能源與(yu) 過程研究所生物基材料組群木質纖維素精煉課題組，采用了易回收的有機酸水解法從(cong) 天然木質纖維中提取含木質素的納米纖維素，然後通過機械力協同作用製得具有優(you) 異抗水性能的CNP。整個(ge) 製備過程無需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米纖維表麵分子的部分溶解，溶解的纖維素分子在幹燥成膜的過程中發生重結晶；重結晶的纖維素分子和具有天然疏水特性的木質素協同作用*CNP中納米纖維素之間的缺陷，形成更為(wei) 致密的納米結構。該方法製得的CNP具有良好的機械性能（255 MPa, 19.7 MJ m-3），不僅(jin) 克服了CNP怕水的缺點（濕強可達83 MPa，為(wei) 現有文獻報道的大值），而且木質素的引入還賦予了CNP優(you) 異的紫外吸收性能。該研究開發的製備過程無需複雜工藝和昂貴試劑，所用溶劑均可回收，整個(ge) 過程清潔，並可實現CNP強度和紫外屏蔽性能的可控製備，產(chan) 品具有良好的應用前景。相關(guan) 成果作為(wei) Back cover文章發表在Journal of Materials Chemistry A 雜誌上（JMCA 2018，DOI: 10.1039/C8TA01986J）。

一步法納米纖維素——二甲基乙酰胺中表麵分子溶解——重結晶——得到致密納米結構纖維素納米紙

納米纖維素因其*的結構及*的性能一直受到學術和企業(ye) 界的關(guan) 注和重視，日漸成為(wei) 新材料和纖維素科學領域的研究熱點。但是，從(cong) 天然木質纖維素中提取納米纖維素的工藝過程一直存在著能耗高、用水量大、化學藥品不易回收等問題。為(wei) 攻克上述難題，木質纖維精煉課題組長期致力於(yu) 開發新型綠色的納米纖維素製備方法，在上建立了基於(yu) 易回收的固體(ti) 酸和有機酸水解法製備納米纖維素的方法體(ti) 係，包括磷鎢酸水解法製備纖維素納米晶體(ti) CNC（Carbohydrate Polymers, 2014, 110: 415），甲酸水解-TEMPO氧化法製備高分散性CNC（Carbohydrate Polymers, 2015, 113: 605），氯化鐵催化的甲酸水解法製備CNC（Cellulose, 2016, 23: 2389）和纖維素納米纖絲(si) CNF（Industrial Crops and Products, 2016, 94: 736），以及一步法從(cong) 煙稈中提取具有高抗水特性的CNF（Journal of Materials Chemistry A, 2018），並先後申請一係列中國發明，目前已授權2項（ZL2013104830736；ZL201510680481.X）。課題組在納米纖維素方麵的相關(guan) 係列研究為(wei) 、低成本、綠色製備納米纖維素以及相關(guan) 高性能複合材料開發和產(chan) 業(ye) 化的應用提供了新的思路，相關(guan) 成果綜述發表在《化學進展》（Progress in Chemistry, 2018, 30, 448）雜質上，並被推薦為(wei) 熱點文章。

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

—————————————————————————————————————————————————————

ky体育最新版 全心致力於(yu) 科研事業(ye)