纖維素是自然界中分布最廣、儲量最大的天然高分子。每年植物通過光合作用能產(chǎn)生數(shù)千億噸的纖維素，這使得纖維素成為一種取之不盡、用之不竭的可再生資源。樹木、棉花、竹子等植物中都富含纖維素，這些天然的原材料為纖維素基材料的制備提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。纖維素基材料與合成高分子相比,纖維素具有可完全生物降解、無毒、無污染、易于改性、生物相容性好、可再生等優(yōu)勢,在多個(gè)領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。本文將大體介紹當(dāng)前纖維素基材料的發(fā)展使用情況。

再生纖維素纖維

再生纖維素是將棉短絨漿、木漿、竹漿等纖維素原料經(jīng)過物理和化學(xué)處理，得到纖維素或其衍生物濃溶液，然后通過紡絲生產(chǎn)的化纖產(chǎn)品。具有獨(dú)特的光澤、良好的抗靜電性，其吸濕性、透氣性和染色性甚至優(yōu)于棉纖維，有著良好的親膚性和吸水性。不過，黏膠纖維與銅氨纖維因生產(chǎn)帶來的環(huán)境問題而逐漸被淘汰，醋酸纖維因物理性能不足主要應(yīng)用于香煙過濾嘴，而萊賽爾纖維因其綠色環(huán)保的生產(chǎn)工藝，且面料柔軟、透氣、可降解，成為了當(dāng)今公認(rèn)的“綠色纖維”。

納米纖維素材料

根據(jù)不同的特征:長寬比、形貌、結(jié)晶度、結(jié)晶結(jié)構(gòu)等性質(zhì)給納米纖維素分類，目前纖維名稱專業(yè)術(shù)語并未標(biāo)準(zhǔn)化,結(jié)合將多篇文獻(xiàn)將納米纖維素主要分為3類,可分為纖維素納米晶體(CNCs),纖維素納米纖絲(CNF),細(xì)菌納米纖維素(BNC)。制備納米纖維素材料常用的方法有氧化法、酶解法、酸水解法、機(jī)械法和離子液體法等方法。

納米纖維素材料目前在諸多領(lǐng)域皆有使用，如在造紙業(yè)中作為增強(qiáng)劑添加在紙張中增加紙張的強(qiáng)度、韌性和耐久性。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中作為藥物載體使用，也廣泛的使用在藥物緩釋劑上，提供更長時(shí)間的藥物緩釋周期。

纖維素基復(fù)合材料

將纖維素與其他材料如金屬、聚合物、陶瓷等復(fù)合而成，兼具纖維素的優(yōu)點(diǎn)和其他材料的特性，可應(yīng)用于建筑、汽車、航空航天等領(lǐng)域。其種類繁多，一般可通過物理共混法、化學(xué)接枝法、原位聚合法來進(jìn)行制備。

如上圖介紹的由美國馬里蘭大學(xué)李騰教授課題組與胡良兵教授課題組合作研發(fā)的纖維素-木質(zhì)素復(fù)合材料，此種材料具有更強(qiáng)的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性以及降解性能。

隨著能源危機(jī)的不斷加劇以及環(huán)境惡化程度的日益加深，纖維素基材料作為一種至關(guān)重要的生物質(zhì)材料，其可再生與可降解的特性使其具備了極高的研究價(jià)值。在環(huán)保、能源、生物醫(yī)藥、建筑、電子科技等諸多領(lǐng)域，纖維素基材料都展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

展望未來，我們需要持續(xù)深入地對纖維素及其基材料的性質(zhì)和性能展開研究，不斷地對生產(chǎn)工藝、制備技術(shù)以及性能調(diào)控方法進(jìn)行優(yōu)化，從而促使纖維素基材料能夠在更廣泛的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。

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