关于纤维素纳米晶材料的这些应用，你了解多少？

什么是纤维素纳米晶？

纤维素纳米晶（CNCs）是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素，它不仅具有纳米颗粒的特征，还具有一些独特的强度和光学性能，具有广阔的应用前景。

通常情况下，纳米纤维素分为纤维素纳米晶和纤维素纳米线。纤维素纳米线为长度几微米到几十微米，直径在一百纳米以下的线形纳米纤维素。而纤维素纳米晶是一种长度几百纳米左右，直径一百纳米以下的棒状纤维素。

纤维素纳米晶的作用

纤维素纳米晶本身就是生物质组织，对复合材料具有天然的亲和力，可形成“自适应结构”，产生减弱界面局部应力的效果；在应力作用下，纤维素纳米晶粒子将沿填充物质表面进行滑移，打断的键重新连接成新键，使高聚物基体与填充材料之间仍能保持一定的黏合强度，减轻复合材料的破坏程度， 因此纤维素纳米晶可作为增强相用于改善复合材料的性能。

纳米纤维素由于其良好的物化性能与生态性能，近年来作为填充物被广泛应用到复合材料领域，目前含有纳米纤维素的复合材料已经被广泛地用于包装、工程塑料、3D打印、生物医学工程等多个领域中。

纤维素纳米晶的应用

（1）在食品包装领域的应用

将 CNCs 添加到高分子基体中，可以使复合薄膜的水蒸气和氧气渗透系数大大降低，有望在食品包装领域获得应用，能够作为矿物增强剂如硅酸盐纳米粒子的替代物应用在绿色生物可降解包装材料中。

（2）在生物医学中的应用

由于 CNCs 来自生物体，具有天然的生物相容性，使其在生物医学中具有巨大的应用潜力。

（3）在复合材料中的应用

由于离子相互作用对于纳米复合材料的重要性，近十年，人们又将该机理应用到纳米纤维素复合材料的制备中。

（4）新兴应用

鉴于使用的电子交换设备逐年增加，对高性能的电磁屏蔽设备的需求越来越迫切，将纳米纤维素应用于电子屏蔽材料中也有较好的应用前景。

纤维素纳米晶目前存在问题

纤维素纳米晶体（CNCs）作为新一代的增强纳米粒子，具有低密度、高强度、生物可降解性和可再生性等优势，在开发高性能聚合物复合材料领域具有重要意义。

目前CNCs作为增强填料仍存在以下问题：

1）经典的硫酸酸解法制备的CNCs热稳定性差；

2）干燥的CNCs间强氢键作用使其再分散性较差；

3）CNCs在部分聚合物基体中的相容性较差。

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。

狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm到100nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000nm的纤维均称为纳米纤维。

制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用。

扩展资料：

纳米纤维到底有何特点，多数材料小到以纳米论长短时，其本身的物理和化学性能将有所改变，主要表现在：

1、表面效应 粒子尺寸越小，表面积越大，由于表面粒子缺少相邻原子的配位，因而表面能增大极不稳定，易与其他原子结合，显出较强的活性。

2、小尺寸效应 当微粒的尺寸小到与光波的波长、传导电子的德布罗意波长和超导态的相干长度透射深度近似或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，粒子的声、光、电磁、热力学性质将会改变，如熔点降低、分色变色、吸收紫外线、屏蔽电磁波等。

3、量子尺寸效应 当粒子尺寸小到一定时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，此时，原为导体的物质有可能变为绝缘体，反之，绝缘体有可能变为超导体。

参考资料：百度百科---纳米纤维

---