纖維素納米晶體
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-02
纖維素納米晶體的實(shí)例教程
【科研摘要】
具有高度耐用的結(jié)構(gòu)顏色的基于纖維素納米晶體（
CNC）的響應(yīng)光學(xué)材料的開發(fā)受到越來越多的關(guān)注。然而，由于諸如組裝時(shí)間長和由高百分比的CNCs引起的聚集等因素，具有手性向列排列的CNCs的刺激響應(yīng)性光學(xué)水凝膠不足以用于實(shí)際應(yīng)用。
最近
，
武漢大學(xué)
常春雨副教授
/張俐娜院士
團(tuán)隊(duì)
通過對
被膜纖維素納米晶體（TCNC）進(jìn)行定向剪切，然后將對齊的TCNC鎖定在聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）網(wǎng)絡(luò)中，制得具有均勻干涉色的機(jī)械-熱致變色水凝膠。
由于TCNC的長徑比和結(jié)晶度較高，因此在較低的濃度下會出現(xiàn)虹彩雙折射。中等濃度（
?
5 wt％）的剪切取向TCNCs不僅使納米復(fù)合水凝膠具有均勻的干涉色，而且改善了水凝膠的機(jī)械性能。
取向的TCNC/PNIPAM水凝膠對拉伸力，壓縮力和溫度表現(xiàn)出可逆且獨(dú)特的響應(yīng)性。這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)用于傳感器，環(huán)境監(jiān)測和防偽標(biāo)簽的基于TCNC的可持續(xù)性和可拉伸響應(yīng)光學(xué)設(shè)備提供了一種新策略。
相關(guān)論文以題為
Shear-aligned tunicate-cellulose-nanocrystal-reinforced hydrogels with mechano-thermo-chromic properties
發(fā)表在《
Journal of Materials Chemistry C
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖
1剪切取向的TCNC/PNIPAM水凝膠（OH）的設(shè)計(jì)和制造。
圖
2 TCNC/PNIPAM水凝膠的結(jié)構(gòu)。
展開 【摘要】
使用形狀記憶光子晶體制備的響應(yīng)材料在可重寫光子器件、安全特征和光學(xué)涂層中具有潛在的應(yīng)用。最近，
英屬哥倫比亞大學(xué)
Mark J. MacLachlan
教授
團(tuán)隊(duì)
通過將
手性向列纖維素納米晶體
(CNC) 嵌入聚丙烯酸酯基質(zhì)中，形狀記憶光子晶體熱塑性塑料 (CNC-SMP) 可以可逆地捕獲不同的顏色狀態(tài)。
在該系統(tǒng)中，溫度用于對形狀記憶響應(yīng)進(jìn)行編程，而壓力用于壓縮 CNC 手性向列組織的螺距。通過增加施加的力（≈140-230 N），結(jié)構(gòu)顏色可以從紅色調(diào)整為藍(lán)色。然后，根據(jù)需要，CNC-SMP 可以通過將其加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上來恢復(fù)到其原始狀態(tài)。該循環(huán)可以執(zhí)行 15 次以
上，而不會損失任何形狀記憶行為或樣品的機(jī)械退化。此外，通過使用帶圖案的基板按壓樣品，可以將多色讀數(shù)編程到手性向列型
CNC-SMP 中，而 CNC-SMP 的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以通過改變使用的單體組成在 90 °C 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整制備聚丙烯酸酯基質(zhì)。
相關(guān)論文以題
為
Shape-Memory Photonic Thermoplastics from Cellulose Nanocrystals
發(fā)表在《
A
dvanced Functional Materials
》上。
【主圖導(dǎo)讀】
圖1
手性向列
CNC-SMP 的順序編程和恢復(fù)的示意圖。
展開 【圖文導(dǎo)讀】
圖 1 納米原纖維細(xì)胞外基質(zhì)
（a）體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）纖維的圖像：上圖，小鼠主動(dòng)脈外膜中彈性纖維的SEM）圖像；中圖，膠原水凝膠中膠原纖維的SEM圖像；下圖，細(xì)胞衍生的3D基質(zhì)中免疫熒光染色的纖連蛋白的共聚焦顯微鏡圖像。
（b）原纖維結(jié)構(gòu)對力學(xué)傳導(dǎo)和生長因子信號傳導(dǎo)的影響。
圖 2 人造納米纖絲水凝膠的組裝示意圖
（a）纖維狀水凝膠通過分子結(jié)構(gòu)單元和納米顆粒組裝示意圖；
（b）水凝膠形成的不同機(jī)制是纏結(jié)，分支和纖維或原纖維的結(jié)合。
圖 3 分子結(jié)構(gòu)單元組裝纖維狀水凝膠
（a）肽組裝成纖維和水凝膠的示意圖，及其水凝膠的SEM圖像；
（b）嵌段共聚物組裝成蠕蟲狀膠束、纏結(jié)形成纖維狀水凝膠示意圖，及其膠束的TEM圖像。
圖 4 膠體顆粒組裝纖維狀水凝膠的示意圖及其SEM表征
（a）絲狀膠體納米顆粒（NP）凝膠化的三種方法：上圖，將膠凝聚合物接枝到NP表面，SEM顯示由接枝有聚的纖維素納米晶體形成的水凝膠；中圖，未經(jīng)修飾的NPs直接凝膠化，SEM圖像顯示在50 mM Sr2+離子溶液中，纖維素納米晶體凝膠化水凝膠；下圖，纖維素納米晶體與膠凝聚合物的混合，SEM圖像顯示纖維素納米晶體-明膠水凝膠；
（b）纖維素納米晶體，幾丁質(zhì)納米晶體和纖維素納米纖維的凝膠化示意圖。
展開 2019年1月22日，據(jù)悉，Empa的一位研究人員使用聚合物3D打印出一只耳朵，使用纖維素提供結(jié)構(gòu)支持。
Erma科學(xué)家Michael Hausmann解釋了該打印工藝：“在粘性狀態(tài)下，纖維素納米晶體可以很容易地與其他生物聚合物一起成型為復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，使用3D打印機(jī)，例如Bioplotter。”目前，耳朵僅由纖維素和粘合劑組成。但在未來，水凝膠將包括人類細(xì)胞等。隨著人體細(xì)胞在整個(gè)纖維素支架中生長，生物聚合物會隨著時(shí)間的推移而降解;纖維素不會降解，但具有生物相容性，與軟骨具有相似的柔韌性。
Erma研究人員正在努力將軟骨細(xì)胞整合到支架中。 Hausmann表示：“在小耳畸形中，外耳只是不完全發(fā)育的，一旦水凝膠與細(xì)胞定殖，基于納米纖維素的耳狀復(fù)合材料就可以作為耳廓畸形兒童的植入物。耳廓的重建可以在美學(xué)上和醫(yī)學(xué)上糾正畸形，否則聽力能力會嚴(yán)重受損。在該項(xiàng)目的進(jìn)一步過程中，含有水凝膠的纖維素納米晶體也將用于替換關(guān)節(jié)軟骨（例如膝蓋在由于例如慢性關(guān)節(jié)炎引起的關(guān)節(jié)磨損）。
它們的纖維素來自木纖維，使其成為地球上最豐富的聚合物。 3D打印的植入物可以提供藥物并緩慢溶解。這將又是3D打印在醫(yī)學(xué)上的一大舉措。
來源：3ders
展開 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院朱申敏教授和醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院眼科汪朝陽主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì)提出了一種簡單的方法，利用氨基修飾的碳點(diǎn) (NCD) 和醛基改性纖維素納米晶體間的反應(yīng)，制備用于同時(shí)光熱和光動(dòng)力療法的可注射水凝膠（圖1）。NCD不僅作為光熱劑與光敏劑，同時(shí)作為交聯(lián)劑形成水凝膠。NCD表現(xiàn)出 77.6% 的光熱轉(zhuǎn)換效率，并且在660 nm光照下具有 0.37 的高單線態(tài)氧量子產(chǎn)率。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明水凝膠無毒和有效的腫瘤抑制作用。因此，光治療劑與聚合物基體直接反應(yīng)的策略不僅為可注射水凝膠的制備提供了新的策略，而且為腫瘤治療提供借鑒思路。
圖1. CCHOxNCD水凝膠的合成及其在癌癥治療中的應(yīng)用(x等于水凝膠中NCDs的濃度；x= 2, 4 , 6, 8 mg/mL)
流變頻率掃描測試（圖2a）顯示CCHONCD水凝膠表現(xiàn)出恒定的G'和G''值。隨著NCD含量的增加（圖2b）顯示出線性粘彈性行為。水凝膠的粘度隨著剪切速率的增加而急劇下降（圖2c），有利于注射。如圖2d所示，當(dāng)應(yīng)變從1%到200%變化時(shí)，CCHO4NCD經(jīng)歷凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變。相反，當(dāng)應(yīng)變從200%降低到1%時(shí)，由于溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，樣品的G'和G''立即恢復(fù)到其原始值。說明，溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變是可逆的，樣品能夠自我修復(fù)到初始狀態(tài)。
圖2. CCHOxNCD水凝膠的流變性能
在人宮頸癌細(xì)胞和小鼠黑色素瘤細(xì)胞系上對生物安全性和治療有效性進(jìn)行驗(yàn)證后，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)流程如圖3a。
展開 
纖維素納米晶體的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
纖維素納米晶體的最新內(nèi)容
在另一個(gè)例子中，zhou的團(tuán)隊(duì)報(bào)道了通過皮克林乳液聚合制備的纖維素納米晶體(CNC)/三聚氰胺甲醛(MF)雜化殼的微膠囊PCMs(圖5e,f)。CNC增強(qiáng)MF復(fù)合殼具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，提高了PCMs芯材的載荷含量。總之，細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)核殼約束策略提供了一種封裝PCM的有效方法。
在另一個(gè)例子中，zhou的團(tuán)隊(duì)報(bào)道了通過皮克林乳液聚合制備的纖維素納米晶體(CNC)/三聚氰胺甲醛(MF)雜化殼的微膠囊PCMs(圖5e,f)。CNC增強(qiáng)MF復(fù)合殼具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，提高了PCMs芯材的載荷含量。總之，細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)核殼約束策略提供了一種封裝PCM的有效方法。
納米壓痕，也稱為儀器化壓痕試驗(yàn)，是一種適用于小體積壓痕硬度試驗(yàn)的品種。壓痕也許是測試材料力學(xué)性能最常用的方法
在傳統(tǒng)的壓痕試驗(yàn)（宏觀或微觀壓痕）中，將機(jī)械性能已知的硬尖端（通常由金剛石等非常堅(jiān)硬的材料制成）壓入性能未知的樣品中。隨著壓頭尖端進(jìn)一步深入試樣，壓頭尖端上的載荷增加，很快達(dá)到用戶定義的值。此時(shí)，負(fù)載可能會保持恒定一段時(shí)間或被移除。測量樣品中殘余壓痕的面積，硬度表示為，載荷與面積的比值（
來源：科技新報(bào)（臺）
作者：臺大電子工程學(xué)研究所劉致為教授
隨著5G、人工智能、元宇宙等新興科技產(chǎn)業(yè)快速崛起，發(fā)展低功耗、小尺寸、異質(zhì)整合及超高運(yùn)算速度的芯片架構(gòu)技術(shù)，已成為全球半導(dǎo)體制造業(yè)者最重要的產(chǎn)業(yè)趨勢與決勝關(guān)鍵。而跨過5 納米世代后，未來芯片制程又將迎來哪些白熱化的競爭與發(fā)展趨勢
近年來，有機(jī)半導(dǎo)體薄膜因其在有機(jī)太陽能電池(OSC)、有機(jī)場效應(yīng)晶體管(OFET)、和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)等電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而受到廣泛的研究。分子取向的特定排列對提高這些有機(jī)電子器件的性能起著至關(guān)重要的作用。分子取向的特定排列對提高這些有機(jī)電子器件的性能起著至關(guān)重要的作用。例如，眾所周知，有機(jī)發(fā)光二極管中發(fā)光偶極子的水平取向?qū)τ谔岣咚鼈兊某鲴钚适呛苤匾摹Ｐ》肿拥木w取向是研制高性能小分
來自意大利理工學(xué)院等單位的研究人員報(bào)道了一種一步合成嵌在兩親性聚合物PAA-b-PS膠束中的鹵化物鈣鈦礦納米晶體的方法，該方法基于在甲苯中注入PAA-b-PS，PbBr2，ABr（A=Cs，甲脒或兩者）和“添加劑”分子的二甲基甲酰胺溶液。這些雙功能或三功能短鏈有機(jī)分子改善了納米晶體聚合物相容性，提高了納米晶體對極性溶劑和高通量輻照的穩(wěn)定性。相關(guān)論文以題目為“Switchable Anion Exc
水凝膠電解質(zhì)基柔性鋅離子混合電容器（ZIHCs）由于其集成了鋅電池和電容器的互補(bǔ)優(yōu)勢，正逐漸成為一種新興的、極具潛力的儲能設(shè)備。然而，鋅離子混合電容器仍面臨著能量密度和循環(huán)壽命之間失衡和鋅負(fù)極枝結(jié)晶的問題。與此同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)高性能的水凝膠電解質(zhì)仍然存在一些挑戰(zhàn)：1）繁瑣的制備過程，需要長時(shí)間的高溫加熱（60-90 °C，
（a）XNBR/15OST/5Z復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率；（b）XNBR及其復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線
在淀粉的羧基化改性取得效果后，作者隨后又通過類Fenton反應(yīng)對微晶纖維素（MCC）進(jìn)行羧基化改性，無需任何預(yù)處理即可制備氧化纖維素納米晶體（OCNC），調(diào)控H2O2與MCC的摩爾比，得到羧基含量17%左右的OCNC-17.1，其熱穩(wěn)定性與通過磺酸水解法制備的商業(yè)化纖維素納米晶體
氣凝膠憑借低密度、高孔隙率、高比表面積、低導(dǎo)熱性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，在熱調(diào)節(jié)、能量收集和存儲、傳感器、環(huán)境修復(fù)和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用等方面受到了眾多學(xué)者的關(guān)注。但力學(xué)性能一直是限制氣凝膠應(yīng)用的重要因素，特別是從大應(yīng)變壓縮中快速恢復(fù)形狀的能力對于各種應(yīng)用至關(guān)重要，例如高靈敏度傳感器、水處理、隔熱和隔音、空氣過濾、
