国外纳米木质纤维素研发概述VIP免费

65WorldPulpandPaperVol.29,No.4专题论坛Forum摘要：概述了国外纳米木质纤维素的研究背景、价值链、应用领域及开发措施和优先开发领域，介绍了纤维素纳晶和纤维素纳米复合材料的研究内容及遇到的挑战。国外纳米木质纤维素研发概述RecentForeignResearchandDevelopmentofNano-lignocellusics范金石（FanJinshi）1研究背景1998年，R.Siegel博士曾撰文称，纳米技术是“下一次工业革命”，他所描述的技术进步对社会的影响见图1。由图1可以看出，纳米技术继固体技术、生物技术之后将给社会带来深刻的影响，且其影响程度要高于前两代技术。加拿大国家科学基金会专家组（Expertpanel，NationalScienceFoundation，Canada）亦认为，纳米技术对本世纪的影响至少要相当于微电子技术、医学成像技术、计算机辅助工程技术和人工合成高分子材料技术对社会影响力的总和[1]。[Abstract]Theresearchbackground,valuechain,applicationareas,developmentplan,andpriorityfocusareasofnano-lignocellusicsinsomeforeigncountriesaresummarizedinthispaper.Themainresearchprojectsandchallengesofdevelopingnanocrystallinecelluloseandcellulosicnanocomositearealsointroduced.1.1纳米技术的内涵纳米技术的内涵包括三方面：（1）材料尺寸为1～100nm。但是，生成了纳米尺寸范围的材料并不意味着一定采用了纳米技术。（2）纳米材料必须具有区别于常规物体的独特性能。如电学性能、物理性能、化学性能及光学性能。（3）这些独特性能必须具有可重复性和可控制性。纳米材料的物理性质与常规材料不同。例如，纳米金的熔点远低于常态金的熔点（1064℃），而且颗粒尺寸越小，熔点也越低：当颗粒半径为5nm、3nm和2nm时，熔点分别为900℃、770℃和500℃。纳米材料的颜色也往往不同于常规材料。例如，金是黄色的，而纳米金则呈红色。纳米技术还可以改变材料的表面性能。例如，透过用水冲过的纳米TiO2处理过的玻璃可以清晰地看到后面的实物，但未处理的玻璃表面上却因水的条纹而看不清后面的物体。图1几项主要技术对社会影响的变化趋势社会影响固体技术生物技术年份19500100197019902010203020502070纳米技术66国际造纸2010年第29卷第4期专题论坛Forum1.2纳米技术价值链2004年Lux研究人员在报告中提出的纳米技术价值链如下所示：纳米材料中间纳米产品未加工利用的纳米结构材料具有纳米尺寸特点的中间产品最终纳米产品纳米技术加工制成的最终产品纳米颗粒，纳米管，量子点，富勒斯碳，树状高分子，纳米多孔材料等涂层，织物，记忆和逻辑芯片，造影剂，光学元件，外科整形材料，超导电线等汽车，服装，飞机，计算机，电子装置，药品，食品，塑料器皿，器械等2木材与纳米技术2.1木材/木质纤维素及其研究的特点木材/木质纤维素是一种普遍存在的蕴藏最为丰富的自然生物资源，具有纳米级纤维结构，并具有可控的“自组装”（Self-assembly）性能。作为一种纳米材料，木材/木质纤维素与其他纳米材料的相互作用还远没有得到充分的开发和利用，还可开发出很多种功能与用途，同时，应用于生物材料分析的新技术在木质纤维素领域中应用，可以开发出木质纤维素的更多新用途，因此，木质纤维素的研究将成为开发生物质资源可持续性经济的基础。林产品及部分纳米材料的尺寸可在图2中直观地显示出来。由纤维素制得的纳米结构材料如图3所示。2.2纳米木质纤维素产品的性能及应用领域纳米木质纤维素产品的性能及应用领域可概括如下：（1）力学性能的调整与控制，如具有气凝胶结构的高强度轻量纸；（2）表面功能性与调控，如具有疏水/亲水性的生物传感器；（3）光学性能，如由光子级纳米结构制备的专门的光学元件；（4）电子功能与传感，如印刷电子器件显示器、太阳能电池、燃料电池、医疗传感器；（5）木质纤维素结构调控，如改良的结构材料；（6）模拟智能纤维素结构，如压电电变阻和磁变阻；（7）热性能和功能性，如可控的热传导性和热容量；（8）聚合物相互作用及与水相互作用的调控，如增强结构稳定性；（9）纳米级多糖加工，如新型生物聚合物、乙醇生物炼制；图2林产品的尺寸67WorldPulpandPaperVol.29,No.4专题论坛Forum（10）纳...