纳米纤维素的应用 1纳米纤维素调控纳米粒子的形成 纳米纤维素作为一种

纳米纤维素的应用 1 纳米纤维素调控纳米粒子的形成 纳米纤维素作为一种天然多糖，可用于调控无机纳米粒子的形成过程，通常 被作为还原剂、结构导向剂或稳定剂。Liu等以TEMPO 氧化后的纳米纤维素 作为支架，通过NaBH4 还原银离子制备了纳米银颗粒，氧化纳米纤维素表面的 羧基和羟基具有吸附银离子的作用，促进了NaBH4对银离子的还原。类似地，高碘酸盐氧化后的纳米纤维素表面因含有醛基，在碱性条件下也能够还原Ag 形 成纳米Ag颗粒。以纳米纤维素为还原剂，将H2PtCl.·6H2O加热至80℃,可制备纳米Pt粒子，反应完成后通过燃烧的方法去除纤维素，在合成过程中引入了碳 载体，有可能形成碳负载的Pt粒子。 2 纳米纤维素在凝胶材料中的应用 将纳米纤维素与聚合物基质结合制备纳米复合凝胶，可以提高凝胶的结构稳 定性，增强其弹性模量，目前纳米纤维素已被用于与聚乙烯醇（PVA)、聚丙烯酰胺、聚氨酯等结合来制备复合凝胶材料。 Yang纤维素纳米晶体／聚丙烯酰胺（CNC/PAM)水凝胶，考察了纳米纤维素的表面电荷含量及长径比对复合水凝胶机械强度的影响，结果表明CNC对复合水凝胶的存储模量增强符合渗流模型，具有较高长径比的CNC的增强效果是较短晶体的1. 4倍，长径比越大对水凝胶的存储模量增强作用越明显。 3 纳米纤维素在复合材料中的应用 采用原位聚合的方法制备了纳米纤维素的结构其实是生物质的固有结构，对存在于复合材料中的天然纤维表现出优异的亲和性，能够形成一个“自适应的结构”，从而有效地降低界面的局部应力。并且，纳米纤维素没有固定形态，纳米纤维素聚合物的比表面积很高，使得纳米纤维素粒子可以通过吸附或扩散等方式进入到树脂体系中，提高树脂基体与填料之间的结合能力。另外，由于受到应力的作用，纳米纤维素粒子可 以在填充材料的表面滑动，当它们移动到新的位置时，之前断裂的键会重新连接，形成新的化学键，这确保了高分子基材与填充材料之间仍有一定的黏合力，从而延缓了复合材料的损坏过程。另外由于纳米纤维素具有很高的结晶度，所以它也是一种优良的填料，可以提高复合材料的热稳定性、力学性能以及加工性能。在纳米尺度上，复合材料的断裂强度可以得到最大限度的优化，同时对复合材料的缺陷变得不那么敏感，这在一定程度上实现了“自然修复”，防止裂缝和破坏的扩大，因此纳米纤维素可以作为增强复合材料的材料。 4 纳米纤维素在电子器件中的应用 纳米纤维素具有良好的热稳定性、适当的机械强度、化学稳定性等优点，由 纳米纤维素制备的具有电化学活性的衍生材料在各种储能系统应用中表现出显 著优势，包括超级电容器、水锌离子电池、锂离子电池、钾离子电池等。 Gao等开发了一种柔性、透明的纳米纤维素纸（NCP)基钙钛矿太阳能电池（PSCs)。 纳米纤维素纸基钙钛矿太阳能电池具有优异的防水性能、热稳定性、透明度、柔韧性，表面光滑，利于电荷的传输与收集，并且这种电池功能层和电极的数量很少，其处理对环境的污染很小，是一种柔性绿色环保、低成本的电子品。 5展望 作为纳米科技时代最为环境友好的生物质材料，纳米纤维素一出现就成为国 内外研究人员追逐的热点。围绕纳米纤维素的制备、表征及应用，各种新的研究方法和研究理论不断涌现。虽然对纳米纤维素已经有大量相关的研究，其制备技术已经趋于成熟，但未来仍有一些问题需要解决。目前在纤维素纳米化过程中，化学法通常需要使用强酸等化学试剂，容易产生废液，后续处理困难且污染环境；机械法则能耗高，对设备有特别的要求，操作过程难以精确控制，并且成本相对较高。因此，寻找新的提取和分离技术，以及高效、对环境友好、低碳的纳米纤维素制备方法，成为了现在需要解决的关键问题。 迄今为止，纳米纤维素已经被广泛应用于填充增强材料、赋形稳定材料、生 物可降解膜等方面，虽然取得了很多优秀的成果，但其相关的基础科学和实际应用问题仍然存在，并且其在基于多羟基纳米纤维素的超分子智能材料方面研究的报道很少。 超分子聚合物结合是指将具有强共价键结合的纳米纤维素与弱非共价键结合，在氢键作用和超分子化学理论的基础上，利用纳米纤维素表面羟基和超分子间的氢键相互作用构建一个以多重氢键相互作用为基础的超分子体系，优化其多功能维度和形态，继而研发出高值化的功能性纳米纤维素材料，来获得更多的潜在价值与应用。未来研究应聚焦于开发以纳米纤维素为主体成分的新型功能化纳米复合材料，最大限度发挥纳米纤维素结构与性能的优势。