纖維素
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-08-09
纖維素的實(shí)例教程
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(huì)隨著時(shí)間的推移而降解;纖維素不會(huì)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(huì)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 纖維素酯是一種重要的纖維素衍生物，具有耐沖擊強(qiáng)度大、加工溫度低、在非極性溶劑中溶解性能優(yōu)良等特點(diǎn)，可開發(fā)為一種可生物降解的新型潤滑油添加劑。纖維素的高結(jié)晶性超分子結(jié)構(gòu)使其難溶于普通溶劑中，長鏈脂肪酸又存在空間位阻效應(yīng)，使它們難以在常規(guī)條件下發(fā)生反應(yīng)制得所需取代度的纖維素長鏈脂肪酸酯，存在著合成難度大、酯化程度低等問題。
【成果簡介】
廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院黃祖強(qiáng)教授所帶領(lǐng)的廣西特聘專家科研團(tuán)隊(duì)采用自主研發(fā)的機(jī)械活化固相反應(yīng)器以機(jī)械活化共反應(yīng)劑法（Mechanical activation-assisted co-reactant reaction, MACR）合成纖維素酯乙酸丁酸酯（CAB）、纖維素酯乙酸辛酸酯（CAO）和纖維素酯乙酸月桂酸酯（CAL），采用高壓均質(zhì)技術(shù)制備相應(yīng)的納米纖維素酯，將其作為潤滑油添加劑加入基礎(chǔ)油中，采用杠桿四球摩擦試驗(yàn)機(jī)研究不同納米纖維素酯的抗摩擦性能（圖1）。同時(shí)與常規(guī)共反應(yīng)劑法（Conventional co-reactant reaction, CCR）制備的纖維素酯進(jìn)行對(duì)比研究。由于機(jī)械力對(duì)纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)的破壞和活化作用，MACR較CCR具有更高的反應(yīng)效率，且高壓均質(zhì)后的纖維素酯平均粒徑在100 nm以下，油溶性和分散性良好。MACR制備的納米纖維素酯作為添加劑時(shí)具有顯著的抗摩擦性能，隨著酯化劑鏈長、酯化程度的增加而提高，有效降低試驗(yàn)鋼球之間的摩擦磨損（圖2），提高其最大無卡咬負(fù)荷（圖3）。因此，MACR法制備的纖維素長鏈脂肪酸酯可開發(fā)為一種綠色新型潤滑油添加劑。
展開 最近，德國聯(lián)邦材料測試和研究所利用木質(zhì)納米纖維素，通過3D打印技術(shù)制成了移植用的人造耳朵，可以作為先天性耳廓畸形兒童的植入物。
據(jù)研究人員邁克爾·豪斯曼介紹，制造人造耳朵的原料是可生物降解的木質(zhì)納米纖維素。借助生物繪圖儀，具有黏性的納米纖維素可以完美塑造復(fù)雜的構(gòu)造，固化后的結(jié)構(gòu)仍然非常穩(wěn)定。他們研究了納米纖維素水凝膠的特性，并進(jìn)一步優(yōu)化穩(wěn)定性和3D打印工藝，制成了可用于移植的人造耳朵。這種人造耳朵可為先天性耳廓畸形兒童重建耳廓，使畸形耳朵得以補(bǔ)救，而且不會(huì)影響聽力。
（圖為研究人員豪斯曼從生物繪圖儀中取出剛定型的人造耳朵）
人造耳朵僅是這項(xiàng)研究的一個(gè)應(yīng)用。含有納米纖維素的水凝膠還可用作膝關(guān)節(jié)植入物，用于修補(bǔ)慢性關(guān)節(jié)炎造成的關(guān)節(jié)磨損。豪斯曼表示，下一個(gè)目標(biāo)是用骨骼填充身體自身的細(xì)胞和活性成分，以制成生物醫(yī)學(xué)植入物。一旦將植入物植入體內(nèi)，一些材料可能隨著時(shí)間的推移而生物降解，并溶解在體內(nèi)。盡管納米纖維素本身不會(huì)降解，但它仍然非常適合作為生物相容性材料，用作植入物支架。
此外，選擇納米纖維素作為候選材料，還因?yàn)槠錂C(jī)械性能，其微小但穩(wěn)定的纖維可以非常好地吸收拉伸力。而且，納米纖維素允許通過不同的化學(xué)修飾，將功能結(jié)合到黏性水凝膠中。通過結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和納米纖維素與其環(huán)境的相互作用，可以獲得需要的復(fù)雜形狀產(chǎn)品。
豪斯曼稱，這項(xiàng)研究的意義還在于，原料纖維素是地球上最豐富的天然聚合物，結(jié)晶納米纖維素的使用方法簡便且成本低廉。
來源：3D打印世界
展開 纖維素是一種可再生且可完全生物降解的天然綠色材料，基于納米纖維素的復(fù)合材料有望成為新一代綠色環(huán)保的高性能結(jié)構(gòu)和功能材料，并引領(lǐng)可持續(xù)發(fā)展。然而，纖維素的應(yīng)用功能穩(wěn)定性通常受使役環(huán)境的制約，其中，濕度對(duì)于纖維素而言無疑是一個(gè)非常敏感的問題，因不可控變形和力學(xué)性能下降而通常被認(rèn)為是纖維素材料的一個(gè)不利因素。由于缺乏對(duì)納米纖維素界面力學(xué)行為的深入認(rèn)識(shí)，保持纖維素基材料在不同相對(duì)濕度下的預(yù)期性能具有很大挑戰(zhàn)。
近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國科學(xué)院材料力學(xué)行為和設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳恒安教授團(tuán)隊(duì)和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心俞書宏院士團(tuán)隊(duì)深入合作，從多尺度力學(xué)出發(fā)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，揭示了納米纖維素中濕度界面變形的微觀力學(xué)機(jī)理，提出了通過濕度界面調(diào)控納米纖維素材料宏觀力學(xué)性能的新方法。相關(guān)研究論文以“Strengthening and Toughening Hierarchical Nanocellulose via Humidity-Mediated Interface”為題在線發(fā)表于《ACS Nano》。
圖1. 濕度界面調(diào)控多級(jí)納米纖維素強(qiáng)韌化的微觀力學(xué)機(jī)制
研究人員首先通過第一性原理計(jì)算闡明了氫鍵差異，發(fā)現(xiàn)水分子和纖維素分子間的橋接氫鍵與纖維素納米晶（CNC）界面氫鍵在強(qiáng)度和密度上有明顯差異，水分子作為插層介質(zhì)可以極大地影響納米纖維素在原子尺度的界面力學(xué)行為。隨后采用分子動(dòng)力學(xué)模擬建立了帶有水分子界面的多級(jí)納米纖維素模型（圖2a），通過單軸拉伸研究其力學(xué)行為和變形模式。
展開 據(jù)外媒報(bào)道，日本環(huán)境省（Ministry of the Environment）納米纖維素車輛項(xiàng)目（NCV (Nano-Cellulose Vehicle) Project）成功研發(fā)了一款由纖維素納米纖維（CNF）制成的跑車。
該項(xiàng)目旨在盡可能地使用由纖維素納米纖維制成的汽車零部件替換掉主要由鋼材制成的汽車車身部件。豐田汽車公司的86緊湊型跑車就是該項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃的目標(biāo)之一。纖維素納米纖維是一種由木材制成的新型輕質(zhì)強(qiáng)力材料，汽車領(lǐng)域正在加速其商業(yè)化進(jìn)程。
最新研發(fā)的基于纖維素納米纖維的零部件包括豐田86跑車的前車蓋、行李箱蓋、上邊梁、座椅靠背、進(jìn)氣歧管、車門飾件、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等。特別是前車蓋和行李箱蓋等大型部件更引人注目，因?yàn)榇笮筒考茈y成形并且需要新型生產(chǎn)技術(shù)，減輕此類部件的重量可產(chǎn)生很大的影響。
基于纖維素納米纖維制造的前車蓋質(zhì)量為8千克，比現(xiàn)有的鋼制前車蓋（質(zhì)量為14千克）輕40%。該前車蓋具三層結(jié)構(gòu)，發(fā)泡聚氨酯層（核心材料）夾在內(nèi)層和外層之間。發(fā)泡聚氨酯層的厚度約為10mm，而內(nèi)層和外層厚度分別為1mm（總厚度約為12mm），纖維素納米纖維就主要用于內(nèi)層和外層。最新研發(fā)的目的就是將部件成形時(shí)間從大約30分鐘縮短至不到10分鐘。
另一方面，基于纖維素納米纖維制造的行李箱蓋使用由纖維素納米纖維制成的蜂窩紙作為核心材料，夾在纖維素納米纖維板之間，此類結(jié)構(gòu)稱為“纖維素納米纖維蜂窩夾芯板”。所有行李箱蓋部件僅由纖維素納米纖維制成，其質(zhì)量僅為約0.7千克。具纖維素納米纖維蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)的行李箱蓋通過增加厚度，提升了剛性。此外，因具空氣層，該行李箱蓋還具有獨(dú)特的隔音和隔熱性能。豐田目前正在提升其防水性能，因?yàn)椴环浪彩切欣钕渖w的問題之一。
來源：蓋世汽車
展開 
纖維素的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
纖維素的最新內(nèi)容
2026上海國際涂料原料及助劑展覽會(huì)5個(gè)月前
展示范圍：
原材料：涂料、印刷油墨、膠黏劑、建筑化學(xué)品用樹脂、顏填料及相關(guān)原材料、助劑、溶劑等；綠色涂料：各種涂料（水性涂料、無溶劑涂料、高固體分涂料、粉末涂料、輻射固化涂料等環(huán)境友好型涂料、建筑涂料、工業(yè)涂料、特種涂料、高性能涂料等）
涂料及助劑：防腐防霉涂料、地坪涂料、保溫隔熱涂料、氟碳涂料、UV涂料等 原材料：抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、高嶺土、乳膠粉、減水劑、緩凝劑、纖維素
然后，TAC(三乙酰纖維素)附著在偏光片的頂部作為保護(hù)膜。PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)作為TAC薄膜的替代品，雖然性價(jià)比高，但它存在嚴(yán)重的光學(xué)問題，如色差和高遲滯性。為了解決這些問題，我們使用Techwiz LCD 1D提供基于相差的顏色分析。
2、飲食調(diào)整：
建議控制代糖的攝入，減少胃部刺激，并注意補(bǔ)充纖維素、維生素與益生菌。
3、心理疏導(dǎo)：
植物神經(jīng)紊亂很大程度上與心理壓力有關(guān)。通過冥想、步行等靜態(tài)訓(xùn)練可以有效緩解壓力，改善心跳加速、工作疲勞感等癥狀。
4、生活習(xí)慣調(diào)整：
設(shè)定固定的起床和就寢時(shí)間，確保每晚睡眠時(shí)間不少于7小時(shí)，避免過長或過短的午休，這有助于調(diào)整生物鐘，穩(wěn)定生活作息。
(a) MXene/PINF氣凝膠在環(huán)境溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)； (b) MXene/PINF氣凝膠的紅外圖像；(c) 用酒精火焰加熱的非洲百子蓮照片；（d）不同氣凝膠（ANF：芳綸納米纖維；NF：納米纖維；CS：殼聚糖；MT：蒙脫石；CNT：碳納米管；CNF：纖維素納米纖維）的隔熱性能比較。
★ 平臺(tái)聲明
部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。
雖然導(dǎo)熱聚合物基體(聚四氟乙烯、聚酰亞胺、芳綸和纖維素納米纖維等)復(fù)合紙由于其成本低、加工工藝簡單，但其本身耐熱性差或機(jī)械性能差，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。或者低導(dǎo)熱率限制了它們的應(yīng)用，不再保證高端電子電器熱管理領(lǐng)域的穩(wěn)定性和可靠性。
在已知的有機(jī)纖維中，PBO纖維具有最高的熱分解溫度(650℃)、最佳的拉伸強(qiáng)度(5.8 GPa)和拉伸模量(280 GPa)，被譽(yù)為21世紀(jì)的超級(jí)纖維。
氫鍵在纖維素材料的力學(xué)性能方面起著重要作用。氫鍵通常被視為一種特殊的弱相互作用，其一般的被理解為電負(fù)性較強(qiáng)的原子與另一個(gè)電負(fù)性原子共價(jià)結(jié)合的H原子間形成的一種弱庫侖相互作用。纖維素材料中的氫鍵分為分子間以及分子內(nèi)的氫鍵。分子內(nèi)和分子間的氫鍵分別在纖維素分子的化學(xué)及熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的穩(wěn)定性發(fā)揮著重要的作用。
通常用聚合度（DP）作為特征參量來表征絕緣紙的老化程度，它在物理上代表絕緣紙纖維素分子鏈中葡萄糖單體的重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)平均值，DP值越低，老化程度越高，也意味著更高的失效概率。重慶大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合二階動(dòng)力學(xué)模型，基于實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果深入分析了溫度相關(guān)的纖維素降解機(jī)制，以聚合度累計(jì)損失率為指標(biāo)，將絕緣紙降解動(dòng)力學(xué)模型不斷進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，并將研究成果在Simdroid后處理器中進(jìn)行集成。
納米纖維素具有良好的分散性和與功能納米材料的高效相互作用，可以簡單地構(gòu)建宏觀結(jié)構(gòu)。這些特性包括高強(qiáng)度重量比、小直徑、大長徑比、比表面積和豐富的親水官能團(tuán)(如-OH和-COOH)。Zeng等人使用1D纖維素納米纖維(CNFs)通過冰模板冷凍鑄造技術(shù)幫助制造超低密度MXene氣凝膠(圖4a, b)。
纖維素基氣凝膠除了具有傳統(tǒng)氣凝膠的優(yōu)點(diǎn)外，還具有生物相容性、環(huán)境友好性和可生物降解性，是最豐富的天然可再生資源，是一種受歡迎的可持續(xù)保溫材料。盡管許多研究取得了令人滿意的結(jié)果，但提高纖維素基氣凝膠的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和多功能性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。對(duì)不同制備方法的纖維素氣凝膠進(jìn)行了一些研究報(bào)道，但在上述研究中，纖維素氣凝膠的功能僅限于保溫，而纖維素固有的低導(dǎo)電性限制了其作為多功能氣凝膠的應(yīng)用。
生物基可降解材料如聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、纖維素、全淀粉基等，已廣泛地用于包裝、生物醫(yī)療、紡織業(yè)等領(lǐng)域[6,7,8,9]。生物基可降解材料廢棄后能被土壤中的微生物和水分子分解成小分子，對(duì)環(huán)境無污染，屬于環(huán)境友好材料[10,11]。
