据悉，国内研制出天然纳米纤维素高性能结构材料，该新型天然纳米纤维仿生结构材料，集成了轻质高强韧、高尺寸稳定性、抗热震、抗冲击、高损伤容限等优异性能。其密度仅为钢的六分之一，而比强度、比韧性均超过传统合金材料、陶瓷和工程塑料。研究表明，其优越特性主要是来自材料微米级层状结构和纳米三维网络结构设计，这种新型天然纳米纤维素高性能结构材料有望替代现有的工程塑料，具有广泛的应用前景。

图1 纳米纤维素

 

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料。另外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。目前纳米纤维可简单分为三类，纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维或微晶纤维素、细菌纳米纤维素等。目前由于纳米纤维素来源广、可降解、无污染等优点，已引起很多研究者的关注。

 

在防弹设备方面，韩国某公司利用碳纳米管分散技术研制出了一种碳纳米管纤维素，这种材料的强度超越钢材，且拥有布料的柔软，未来将在军用防弹设备广泛应用。

 

在弹性材料方面，有科学家采用浸涂法，通过纳米纤维素与石墨烯的协同作用，制造出超双亲聚氨酯海绵。这种海绵能够在短时间内迅速吸附水和油，为制备具有特殊浸润性能的多孔弹性材料和复合材料提供了参考，有望在智能高分子复合材料领域获得应用。

 

在医疗领域，由于纳米纤维素良好的生物适应性，在诸如伤口抗菌敷料、人工移植物等方面有良好的表现。研究者已根据纳米纤维素水凝胶的特性，制成了可用于移植的人造耳朵。这种人造耳朵可为先天性耳廓畸形儿童重建耳廓，使畸形耳朵得以补救，而且不会影响听力。
 

图2 移植人造耳朵

 

在造纸方面，西班牙科研专家使用木质纤维素进行相关实验表明，纸张在加入纳米纤维素之后，经过七次回收之后依然可以书写，对比之下，普通的回收纸张经过三次回收后就不适合进行书写。这就意味着纳米纤维生产技术对传统纸张回收技术的改进能减少能源消耗，不仅对产品质量有所提升，更利于资源重复利用。

 

在储能领域，研究人员通过纳米纤维素本身具有良好的柔韧性和机械性能，制备了便于离子和电子传输的多孔结构。该多孔结构通过凝胶化与无机纳米子、金属离子及其氧化物、碳材料、导电高分子等光电材料复合可形成具有导电和储能效应的多功能复合材料。
 

图3 在储能领域的应用

 

纳米纤维素取之于自然，是一种环保、绿色且极其丰富的可再生资源，将纳米技术应用到纤维素中，为科技领域在新材料的制备方面打开了一扇新的大门。在未来，相信通过科学家的继续研究，纳米纤维在为我们生活带来新的发展的同时发挥其有更重要的功效。

 

来源：Internet

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