Advanced Functional Materials: 纳米纤维素功能材料及其应用研究进展

近年来,资源与环境问题越来越受到人们的关注。开发利用可再生资源以替代传统的煤、石油等化石资源成为必然的趋势,生物质材料作为传统材料或合成材料的替代材料在许多领域引起了学术和企业界的广泛关注与重视。纳米纤维素是地球上最为丰富的生物质资源,具有易降解、可再生、无毒性且廉价易得等优点,有望代替传统石化资源并用于生产各种高附加值先进功能材料。近日,天津大学材料科学与工程学院封伟教授、王玲教授团队系统总结了纳米纤维素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。

纳米纤维素通常可分为三类:纤维素纳米晶(CNC)、纤维素纳米纤维(CNF)和细菌纤维素(BC)。其中,CNC主要是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素,它是一种具有天然手性的纳米棒状材料,能够自发的组装成左旋的胆甾型液晶且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分离得到的直径为5-20 nm,长度几百纳米至几十微米的丝状纤维素纤维,由于其具有三维纳米纤维网络和优异的机械特性使其在能源存储、智能驱动和生物医用等领域具有广泛的应用潜力。BC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、军工等多个领域具有广泛的应用。该综述文章聚焦如何实现纳米纤维素的功能化应用这一基本科学问题,阐述了纳米纤维素功能材料的合成策略和功能化应用机制,通过系统总结其在手性光子学、软体驱动器、能源存储和生物医用等领域的发展现状,作者阐述了纳米纤维素功能材料及其应用所面临的挑战和机遇,并提出了新思考和未来发展方向。

论文第一作者为天津大学吕鹏飞博士,通讯作者为天津大学王玲教授和封伟教授。本工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。

论文信息:

Nanocellulose-Based Functional Materials: From Chiral Photonics to Soft Actuator and Energy Storage

Pengfei Lv, Xiaomin Lu, Ling Wang*, Wei Feng*

Advanced Functional Materials

DOI:10.1002/adfm.202104991

原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202104991