一文掌握新型纳米材料纳米纤维素材料（含纤维素纳米网/纤维素纳米晶/纤维素纳米纤维）

纳米纤维素（nhaiocellulose）是一种新型纳米材料，来源于天然纤维素材料，包括树木、棉花、秸秆、草类等等，经过化学和机械处理后制备形成。制备出直径为4-5纳米，长度高达500-1000纳米的纤维素纤维，自此纳米纤维素的制备及应用得到了长足发展，并逐渐走向产业化应用。

纳米纤维素的诞生纳米纤维素根据其长度与直径可以粗略分为：纤维素纳米网（cellulose nhaiowebs）、纤维素纳米晶（cellulose nhaiocrystals或者cellulose nhaiowhiskers）和纤维素纳米纤维（cellulose nhaiofibers）。

早在几十年以前，纳米纤维素就被认知和分离出来了，那时候它的名字叫纤维素微纤（cellulose microfibrils），通常是由经过化学预处理的纤维素原料，通过冷冻和机械研磨方法来直接制备的，所得纤维素纤维直径较粗（约10-100纳米）但纤维很长，呈网络结构。

后来，人们采用硫酸水解的方法制备出纤维素纳米晶，并经过温和的超声处理得到直径为3-5纳米，但长径比仅为20左右的纳米纤维。这种纳米纤维，由于表面具有负电官能团，易于分散于水中。

提出了纤维素纳米纤维的概念，并采用温和的水性氧化体系TEMPO/NaBr/NaClO及温和的机械处理来制备直径为4-5纳米，长度高达500-1000纳米的纤维素纤维。自此纳米纤维素的制备及应用得到了长足发展，并逐渐走向产业化应用。纳米纤维素的优异性质纳米纤维素的优异性质主要表现在以下几个方面：

（1）纳米纤维素来源于天然纤维素，保留了天然纤维素的结晶结构，因此，纳米纤维素具有天然纤维素优良的机械强度、耐溶剂性、热稳定性等性质。

（2）纳米纤维是纤维素材料经过氧化或者水解等化学处理后得到的新材料，其表面除了纤维素本身具有的羟基外，还附有通过氧化过程产生的羧基、醛基、磺酸基等亲水官能团，这些官能团的存在预示了其广阔的应用领域。

(3)纳米纤维素可以稳定分散于水溶液或其它极性有机溶剂中（纤维素纳米网除外），因而易于加工应用，且与其它材料具有良好的复合性能。

(4)纳米纤维素来源于地球上最多的可再生生物质材料——纤维素，且制备分离方法相对环保绿色（以水为介质），因此，相对其它纳米材料不仅具有廉价优势，且可降解回收。

纳米纤维素的应用

纳米纤维素优异的性质使其越来越受到研究者的关注和青睐。纳米纤维素的应用主要集中在生物医学和组织工程、纳米复合与增强材料、气体传感与分离、空气过滤与水净化等各个领域。其中，组织工程领域主要应用其良好的生物相容性和生物可降解性；纳米复合材料主要应用其优秀的机械性能和强度，以及良好的溶剂分散性等；气体传感与分离主要应用其表面的多官能团及可化学修饰性能；而空气与水净化领域则结合了纳米纤维素的各种优异性能，并与其它纳米材料如静电纺纳米纤维相复合，催生出一类新型的纳米复合分离材料。主要针对应用于纳米纤维素在饮用水纯化、污水净化、海水淡化、贵金属回收、空气净化等领域。

wyf 03.23