納米纖維素的制備-纖維素是自然界主要由植物通過光合作用合成 的取之不盡、用之不絕的天然高分子，主要用于紡 織、造紙、精細化工等生產部門。除了傳統的工業應 用外，如何交叉結合納米科學、化學、物理學、材料學、生物學及仿生學等學科進一步有效地利用纖維 素資源，開拓纖維素在納米精細化工、納米醫藥、納 米食品、納米復合材料和新能源中的應用，成為國內 外科學家競相開展的研究課題。

在納米尺寸范圍操縱纖維素分子及其超分子聚 集體，設計并組裝出穩定的多重花樣，由此創制出具 有優異功能的新納米精細化工品、新納米材料，成為 纖維素科學的前沿領域[1 _3]。與粉體纖維素以及微 晶纖維素相比，納米纖維素有許多優良性能，如高純 度、高聚合度、高結晶度、高親水性、高楊氏模量、高 強度、超精細結構和高透明性等。因此，納米纖維素 的制備、結構、性能與應用的研究在目前是國內外纖 維素化學研究的重點和熱點。國內納米纖維素的研 究以丁恩勇研究員[2,4]為代表，在最近幾年研發并 實施生產。國際上是最近十幾年來開始系統地研究 納米纖維素[1，3, 51，已經在制備、表面修飾、表征、復 合材料和電極等功能特性應用方面做過許多嘗試性 的研究，有些成果己經商品化：如Gengifle®己用于 齒根膜組織的恢復;在二級和三級燒傷、潰瘍等治療 中Biofill®己被成功地用作人造皮膚的臨時替代品； BASYC®可用作人造血管和神經縫合的保護蓋罩； “nata de roco”的纖維素傳統食品;用于化妝紙膜的 BioCellulose 和 NanoMasque^等等[3]。

開展納米纖維素超分子的可控結構設計、立體 和位向選擇性控制與制備、分子識別與位點識別等 自組裝過程機理、多尺度結構效應的形成機理等基 礎理論性研究，在納米尺度上操控纖維素分子、晶體 及其超分子，制備性能優異的納米纖維素晶體，是將 來納米纖維素化學的主要研發方向。本文綜述了納 米纖維素晶體、復合物、纖維等的制備方法。

1納米纖維素的制備，納米纖維素化學基礎

纖維素在結構上可以分3層：（1)埃米級的纖 維素分子層;（2)納米級的纖維素晶體超分子層;（3) 原纖超分子結構層，該層是由纖維素晶體和無定形 纖維素分子組裝成的基元原纖等進一步自組裝的各 種更大的纖維。

纖維素的化學結構是由D■吡喃葡萄糖環彼此 以氏（1，4)糖苷鍵以C1椅式構象連接而成的線形 高分子。纖維素大分子中的每個葡萄糖基環上均有 3個羥基，這3個羥基在多相化學反應中有著不同 的活性特性。據此Klemm等[6]發明纖維素分子上的 立體定點選擇性取代技術，對第2、第3、第6個碳原 子上的羥基實施個別羥基取代，可以合成結構、性能 非常特殊的纖維素化合物，從而在一定條件下可以 設計無水葡萄糖單元上的化學官能基團的種類與位 置[7]，并且在這3個羥基上可以分別控制化學官能 的羥基可以發生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反 應[7_1q，可以調控纖維素分子的分子量、取代官能團 的分布控制等結構。從而在無水葡萄糖單元上乃至 纖維素高分子鏈上可以從化學結構上設計纖維素的 化學結構，制備多種性能非常優異的化工產品[7]。

納米纖維素的制備，纖維素晶體由于來源和預處理的差別，有不同 的晶型、形狀、結構、粒徑尺寸等。海藻類Valinia的 結晶度為94% ;細菌纖維素的結晶度高于普通高等 植物纖維，而低于動物纖維（tunicin)。纖維素有5 種結晶變體，即纖維素I、纖維素II、纖維素III、纖維 素W和纖維素v[11]。

Atalla和VanderHart12]發現天然纖維素晶體I 是同質異晶混合物：三斜晶胞la和單斜晶胞10， 兩種晶型的比例主要取決于原料來源。動物纖維素 (tunicin)是純I 6型;海藻Valinia 65%的晶體為I a 型，35%為I 0型;細菌纖維素晶體約60%為I a型， 40%為113型;而棉麻等植物的纖維素晶體僅30%為 I a型，70%為113型;其它木本植物纖維素晶體也以 10型為主。

除了完整的纖維素結晶結構外，纖維素分子可 以形成無定形和在某些特定方向或區域形成的向列 纖維素組成了“有序”但沒有結晶的結構，如液晶或 向列有序的纖維素(nematic ordered cellulose)[13，14]。

由于氫鍵和范德華力的作用，天然植物內纖維 素分子聚集形成橫截面約為3nm x 3nm，長度約為 30nm的基元原纖?；w聚集形成橫截面約為 12nmx12nm，長度不固定的微原纖。微原纖聚集形 成橫截面約為200nmx 200nm，長度不固定的大原 纖。微原纖周圍分布著無定型的半纖維素;大原纖 周圍分布著無定型的半纖維素和木質素，其纖維結 構和化學組成以及分布也隨原料來源和加工條件 而異。

這些晶體、向列有序的和無定形的纖維素依靠 其分子內和分子外的氫鍵以及范德華力維持著自組 裝的超分子結構和原纖的形態[15]。氫鍵決定了纖 維素的多種特性：自組裝的超分子特性、結晶性、形 成原纖的多相結構、吸水性、可及性和化學活性等各 種特殊性能[16]。由于纖維素有很強的分子內和分 子外的氫鍵作用，因此，從植物纖維素分離出分散穩 定的單一納米級基元原纖一直是纖維素科學界的難 題。通常需要在制備納米纖維素的同時表面化學改 性，從而獲得穩定分散的溶液或者膠體。

基團的取代度柳又代度的分布[8,9]。纖維素紐納米纖維素超分子以其形貌可以分為以下3

2納米纖維素分類

類:納米纖維素晶體(晶須）、納米纖維素復合物和納 米纖維素纖維。

2.1納米纖維素晶體

強酸水解植物、細菌、動物纖維素和微晶纖維素 可制備納米纖維素晶體（晶須)[5,17 18]。這種晶體長 度為10nm — 1Wm，而橫截面尺寸只有5 —2加％長度 與橫截面尺寸的比為1 一 1⑴。Grunert[51描述了納米 纖維素晶體的制備和表面改性，圖1為用硫酸水解 細菌纖維素而制備的納米纖維素。William等[19]用 醋酸酯、馬來酸酯、硫酸酯、三甲基硅烷對納米纖維 素晶體進行表面化學修飾。這種表面改性的納米纖 維素晶體可以用作復合材料里的強化劑，納米纖維素的制備，例如高效 液相色譜分離材料、刺激響應材料等。Gray等[2〇]研 究了納米纖維素晶體在高濃度、添加右旋糖酐等化 合物時自組裝形成手性向列的液晶，干燥液晶的納 米纖維素晶體懸浮液后形成焦點圓錐形的膜。納米 纖維素晶體的楊式模數為150GPa左右，張力應為 10GPa左右[21]。納米晶體（晶須）既是天然高分子， 又具有非常高的強度，因此既可以作為新型的納米 精細化工產品，又可以作為納米増強劑。

2.2納米纖維素復合物

將纖維素與復合的另一材料混合，加入適宜的 N-甲基嗎啉氧化物/N-甲基吡咯烷醉水、氯化鋰 /N，N-二甲基乙酰胺[22]、N-甲基嗎啉-N-氧化物/水 等纖維素溶劑，通過(1)溶劑澆鑄后真空或者常壓下 揮發掉溶劑、(2)冷凍干燥、（3)熱壓法或者（4)擠壓 法可獲得在一維尺寸上為1一100««的纖維素的復 合物[23,24]。圖2為溶劑澆鑄的纖維素-聚乳酸納米 復合物的原子力顯微照片[23]。普通有機聚合物膜 片的楊氏模數一般在5GPa以下，而純納米纖維素膠 制成干膜，其楊氏模量可超過15GPa。經熱壓處理 后，納米纖維素膜的楊氏模量可與金屬鋁相當，如此 和纖維之間的強大拉力所造成的[23, 241。因此納米 纖維素復合物的強度高，熱膨脹系數低，同時透光 率高[25]。

 

圖2低溫切片機制備的溶劑澆鑄的纖維素-聚乳酸納 米復合物的原子力顯微鏡的相襯象(A)和形貌象（B)[23] Fig.2 AFM phase (oiitrast image (A) and top.)graphy image (B) of a cryomicrotomed surface of the solution cast cellulose poly( lactic acid) iiaiio(x.mposie[23]

2.3納米纖維素纖維

納米纖維素纖維是從纖維素溶液中電紡紗制備 直徑為80 —750nm的微細纖維素纖維[26]，如圖3所 示。將纖維素直接溶解于乙二胺/硫氰酸鹽、N-甲基 嗎啉-N-氧化物ZN-甲基吡咯烷酮^水、氯化鋰/ N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基嗎卩啉N-氧化物/水等纖維素 溶劑中，調整溶劑系統、纖維素的分子量、紡紗條件 和紡紗后處理可以獲得微細的、干的、穩定的納米纖 維素纖維[”，$]。既可以用作紡織的原材料，也可以 用作超濾膜等膜分離。

 

圖3由9%纖維黃_N-甲基嗎氧化物水溶液電紡 紗制備的纖維顯微照片[26]

Fig.3 SEM image of electros pun fibers from 9 wt% cellulose NMM( / w ater solut ion[ 261

3納米纖維素的制備方法

高的楊氏模量是由于納米級超細纖維絲的高結晶度細菌纖維素間；被囊類動物(-cate)可以合成動

納米纖維素主要來源于植物[17]，如棉花、木材、 一年生能源植物等。納米纖維素的制備，除植物界外，細菌、動物也生產 纖維素。如木醋桿菌（acetobacter xylinum)可以合成 

物纖維素(tunicin)[21]。纖維素酶催化聚合人工合成 纖維素[3〇]和完全化學的方法開環聚合人工合成纖 維素[31]的研究工作也己經取得了較大的進展。

3.1化學法制備納米纖維素

最早的納米纖維素膠體懸浮液是由Nickerson 和Habrle在1947年用鹽酸和硫酸水解木材與棉絮 制造出的[18], Ranby等[17]在1952年用酸解的方法制 備了大約50—60nm長，5 —10nm寬的納米纖維素晶 體。沿用這一方法，Favier等[1]從1995年開始研究 纖維素晶須増強的納米復合物。Gray等[17,20!從 1997年起通過硫酸酸解棉花、木漿等原料獲得了不 同特性的納米纖維素，并研究了其自組裝特性和纖 維素液晶的合成條件。Bondeson等[18]在2006年優 化了水解挪威云杉制備微晶纖維素的條件，獲得快 速高得率的制備納米纖維素膠體的方法。

納米晶體的大小、尺寸和形狀在一定程度上由 纖維素原料決定[17_19, 32]。纖維素的結晶度，微原纖 的尺寸隨物種的不同而發生極大的變化。由高度結 晶的海藻和被囊類動物的纖維素微原纖制備的納米 晶體達到幾微米長。盡管木質微原纖結晶程度較低 (50% —83%)，但可以制備出較短的納米晶體。表 1列出了不同纖維素原料納米晶體尺寸，被囊類動 物、細菌和海藻納米纖維素的橫截面與微原纖差不 多，而棉花和木材納米纖維素與基元原纖差不多。

表1不同原料的納米纖維素321

Table 1Nanocelluloses from different[17—19 32]

sources

sourcelengthcross section

tunicin100tm — several Um10 — 20 nm

bact eiial100tm — several Um5 —10nm by 30 — 50nm

valonia> 1 00ftim10 — 20nm

cotton200—350nm5nm

wood100—300nm3 ~5nm

用鹽酸和硫酸在中等溫度(60 °C左右)水解不同 的纖維素原料(棉花、木漿、細菌纖維素、被囊類動物 纖維素等)可以制備1%左右的納米纖維素懸浮溶 液。強酸的種類、溫度、酸的濃度、纖維素的用量、反 應時間等水解條件會影響納米晶體的性質[17_19 32]。 納米纖維素的制備，不同的酸影響懸浮液的性質表現在：鹽酸水解產生 的納米纖維素有最小的表面電荷;而用硫酸水解則 產生高穩定的水溶液懸浮液，這是由于硫酸酯化納 米纖維素表面羥基。在高于臨界濃度時，表面改性 的納米纖維素晶體形成各向異性的液態晶體結 構[17]。酸的濃度低則粒徑大，反之，粒徑小。纖維

體越短。

另外一種方法是酶解，即利用纖維素酶選擇性 地酶解掉無定形的纖維素而剩下部分纖維素晶體。 Brumer等[3=3研究通過轉糖基酶以化學和酶同時改 性的方式活化納米纖維素晶體表面，從而不至于在 纖維素晶體表面修飾的同時破壞基元原纖和晶體內 部結構。

GmnerP在納米級纖維素晶須表面上引入硅官 能團，用于制備高性能的復合材料。丁恩勇研究員 等[4]以超聲波分散加強水解的化學方法制備得到了 納米纖維素，他們用硫酸水解棉短絨得到納米晶體 纖維素I，然后用1%的NaOH處理后可得到納米晶 體纖維素II。研究表明由于粒徑及比表面積的變 化，納米微晶纖維素的熱行為與天然纖維素以及經 過前處理的纖維素相比，具有一些獨特的性質[4]。 2006年葉代勇等[3]以短棉絨、木漿等為原料，模仿 纖維素納米基元原纖在植物、細菌纖維素生長中的 原理，制備出了可以控制物理尺寸和表面化學官能 基團的種類、取代度及其分布的納米纖維素。

3. 2生物法制備細菌納米纖維素

Brown 等[3]于 1886 年發現 Gluconacetobocter xylinus菌株可以生產細菌纖維素。Fink等[35]發現7 x 13nm的無水納米纖維素可聚集成為70 —150nm 寬度的微原纖。較細的細菌纖維素纖維寬約10nm， 厚約3 -8nm，每一絲狀纖維由一定數量的微纖維組 成，微纖維的大小與結晶度有關。細菌纖維素的結 構隨菌株種類和培養條件的不同而有所變化[3]。 Asako 等[*]米用 Acefobacterxylinum ATCC 23769 在不同 pH、不同溫度下發酵可分別產生[和I型纖維素。

能生產纖維素的細菌種類較多，其中木醋桿菌 (A cetobacter xy^inum)是目前己知合成纖維素能力最 強的微生物菌株。楊禮富[29]介紹了木醋桿菌的纖 維素合成過程及其特性。根癌農桿菌(Agrobacterium tumf'aciens)為革蘭氏陰性桿菌[371，在培養基中，菌體 分泌出胞外纖維素質膠和纖絲的速度較慢，僅為木 醋桿菌的1/10,制備的細菌纖維素是I型纖維素。 八疊球菌（Sorcina ventriculi)可產生胞外無定型纖維 素[37]，有利于菌體獲取營養，其生產力也遠不及木 醋桿菌。根瘤菌（Rhizobium sp.)可產生不定型纖維 素膠質，借以緊密吸附植物根表并形成與植物共生 的根瘤結構[37]。其它還有假單胞細菌 (Pseudomonas)的極少數種也可產生少量纖維素[37]。

素的用量少則粒徑小。反應時間越長生成的納米晶纖維素相同。細菌纖維素沒有與植物纖維素#生的

細菌纖維素化學組成和分子結構上與天然植物

木質素、果膠和半纖維素等，具有可達95%的高結 晶度，聚合度高達2 000 -8 000,相互交織形成超精 細網絡結構，有很強的持水能力，有較高的生物相容 性、適應性和良好的生物可降解性[25,。細菌纖維

素具有生物合成時的可調控性[3,25, M，因此，很容易 實現工業化和商品化。

3. 3物理法制備微纖化納米纖維素和納米纖維素 復合物

3.3.1納米纖維素的制備，高速攪拌法制備微纖化納米纖維素

微纖化納米纖維素主要從植物纖維素制備。 Turbak等[38]以4%左右的預先水解木漿經過10次 用壓差為55、12CkPa的高速攪拌機制備出了微纖化 納米纖維素。改進纖維素微纖化方法可以獲得 10-I00nm微纖化纖維素，可以制備透明的高強度 (高于400MPa)的納米復合物[39]。Andresen等[40]甲 硅烷基化微纖化纖維素后提高了疏水性。

3. 3. 2熱壓法制備微纖化納米纖維素

丁止81!^^等[41]以竹子為原料米用熱壓法制備 微纖化纖維素，他們比較了未預處理的竹子纖維、 氫氧化鈉水溶液處理、蒸汽爆破法處理、蒸汽爆破法 處理后又用氫氧化鈉水溶液處理的高纖維素含量纖 維。其目的是制備高張力強度的復合物，使用熱壓 法無須合成高分子，而且無須分離出半纖維素和木 質素。竹子纖維及其單纖維用石頭圓盤高速研磨， 然后用上述預處理方法可制備出纖維間有超強黏結 強度的微纖化纖維素。

3.3.3溶劑澆鑄法制備納米纖維素復合物

Favier等[1]首次用纖維素晶須作為納米復合物 的増強劑，這種納米纖維素復合物取決于纖維素晶 須和聚合物的雙方性質：即形貌、組成比例、界面混 合狀態等[23 42]。作為納米級的填料，適量的纖維素 晶須可以改善聚羥基辛酸酯、淀粉、蠶絲、醋酸丁酯 纖維素等天然聚合物和聚氯乙烯、聚乳酸、聚丙烯、 環氧樹脂、聚氧乙烯醚、聚苯乙烯丙烯酸丁酯等合成 聚合物的透明性和機械性能[43_45]?；旌线^程參數 是決定納米纖維素復合物性能的關鍵[46(。通過選 擇不同的溶劑(水、二甲基甲酰胺、異丙醇等)和聚合 物可以達到均勻復合物處理過程。對纖維素晶須進 行表面改性和添加表面活性劑[47 _491可以改善溶劑 分散和均勻處理過程[S_51]。

Gindl和Keckes[22]在氯化鋰/ N，N-二甲基乙酰 胺中部分溶解微晶纖維素粉末，然后澆鑄制備含有 纖維素晶體I和II的納米纖維素復合物，這一層膜 纖維素I晶體。調節不同的制備參數，可以獲得的 抗拉強度為240MPa、彈性模數為13. 1GPa、破壞應變 為8. 6%，這實質是未溶解的纖維素晶體I増強的 再生纖維素膜。White和Delhom[52]用棉花、洋麻和 亞麻等合成了纖維素/黏土納米復合物，用于提高熱 穩定性。Noorani等[53]用納米纖維素増強聚砜樹脂， 合成了醫藥用的腎透析膜。

3. 3. 4擠塑法制備納米纖維素復合物

Mathew等[54用雙螺桿擠塑方法制備納米纖維 素復合物：以聚乳酸、納米纖維素晶須和微細纖維 素為原料，制得的復合物中微細纖維素形成微原纖 的網絡狀，而納米纖維素晶須呈現針狀晶體，橫截面 直徑為20nm左右，長度為300 —500Um左右。

3.4人工合成納米纖維素

人工化學合成纖維素有兩種合成路線：酶催化 和葡萄糖衍生物的開環聚合。人工合成納米纖維素 的聚合度低，分子量低，難以達到自然界中高結晶 度、高聚合度的織態結構，而大部分化工產品要求高 分子量納米纖維素。

3. 4.1酶催化人工合成纖維素

1992年Kobayashi等[55]在生物體外30°C以純化 的纖維素酶在乙脲緩沖溶液中催化聚合氟化糖苷配 糖體，得到產率為54%，聚合度為22的人工合成纖 維素。由此方法可以人工合成纖維素衍生物，如6" O■甲基纖維素等™。把纖維素酶吸附在銅網上時， 可以觀察到直徑為30nm的纖維素酶分子的集合 體。一旦加入底物，聚合反應就開始，僅僅30s就可 以觀察到纖維素的合成，同時，觀察到更大的直徑 100nm的纖維酶集合體和合成的纖維素及絡合 物[56]。根據纖維素酶精制度的不同，可以得到結晶 構造不同的纖維素[57]。因此可以通過控制結晶構 造，合成具有新的理化性能的納米纖維素[30,57]。 3.4.2開環聚合人工合成纖維素

幾十年來，人們一直探討完全人工合成纖維素。 納米纖維素的制備，盡管纖維素的結構看起來非常簡單，但是合成卻相 當困難，其原因是：同分異構體非常多;很難控制異 頭碳C1的立體化學反應;很難位向選擇性控制反應 活性相似的很多羥基;溶解性問題，纖維素很難溶解 在普通的溶劑中。

是等方向的透明的，在再生纖維素中含有未溶解的四氟硼酸酯為催化劑，陽離子開環聚合成3, 6■二-

通過葡萄糖衍生物等低聚糖的陽離子開環聚 合，Nakatsubo等[31]在1996年首次以一種純化學的 方式人工合成了纖維素：以3, 6■二-鄰-芐基■價1>葡 萄糖和1，2, 4■鄰特戊酸鹽為原料，三苯基碳正離子 鄰芐基"2■鄰-特戊?！?amp;:〇■吡喃型葡萄糖，然后除去 保護基團，得到纖維素II晶體，聚合度為19左右。 3.5靜電紡絲制備纖維素納米纖維

Jaeger等[S]在丙酮溶液中靜電紡絲制備直徑為 16nm — 2mm左右的超細醋酸纖維素纖維。Frey 等[S]用乙二膨硫氰酸鹽溶解纖維素紙漿（Sigmacell Type 20)、棉花紙和手術棉球形成8%的溶劑，然后 在30千伏下靜電紡絲，得到了超細的纖維素纖維。 趙勝利等[60, 61]在四氫呋喃溶液中靜電紡絲制備乙 基氰乙基纖維素超細纖維，纖維直徑為250 —750nm 左右，纖維的結晶度隨著靜電電壓變化，當電壓為 50千伏時結晶度最大。Ma等[62]以溶解于丙醉二 甲基甲酰胺三氟乙烯(3: 1: 1)的0■ 16g/ml的醋酸纖 維素靜電紡絲制備超細、高親合力膜，超細纖維直徑 為200nm—1mm之間，然后再生制備成再生纖維素 超細膜，可以用于過濾水和生化制品。Uppal和 Ramaswamy[63]在N-甲基嗎卩啉V-氧化物/N-甲基吡咯 烷酮/水的混合溶劑中溶解a纖維素，38 °C、28千伏 電壓下靜電紡絲制備出直徑為80nm左右的纖維素 纖維，其中有一些結成珠狀。1(如等[27]用氯化鋰/ V，V-二甲基乙酰胺直接溶解纖維素，靜電紡絲制 備出直徑為150 —500nm左右的超細纖維素絲，考察 了溫度、收集器類型和紡紗后處理等的影響。吳曉 輝等[64]把四環素均勻分散在乙基纖維素溶液里，利 用電場紡絲法制備了含有四環素的乙基纖維素超細 纖維，纖維直徑為400 —750nm左右，可用于緩釋控 釋給藥系統。

4制備方法討論

采用化學水解、物理機械法、生物細菌合成、化 學人工合成以及靜電紡絲可以制得至少有一維尺度 為1 一100nm的納米纖維素。其中化學方法可以同 時表面改性納米纖維素，賦予納米級纖維素晶體以 新的功能和特性;細菌生物合成時可調控納米纖維 素的結構、晶形、粒徑分布等，容易實現工業化和商 品化;物理機械方法工藝、設備簡單，可以同時獲得 納米纖維素和納米纖維素復合物;人工合成納米纖 維素最容易調控納米纖維素的結構、晶形、粒徑分布 等;靜電紡絲以人工的方法可制備目前最細的納米 級纖維。

盡管納米纖維素有許多制備方法，納米纖維素的制備，但是也有很 多局限:化學方法需要用強酸水解，對反應設備要求 高，回收和處理反應后的殘留物困難;生物法制備細 微纖化納米纖維素需要采用特殊的設備和使用高 壓，能量消耗比較高，制備的納米纖維素粒徑分布 寬;人工合成的纖維素分子量小;靜電紡絲制備微細 纖維橫截面大，橫截面分布也很寬。因此研究發展 出新型的簡單、綠色、低能耗、快速、高效的制備納米 纖維素方法刻不容緩。

5納米纖維素應用

納米纖維素的楊式模數和張應力比纖維素有指 數級的増加，當納米纖維素作為工程塑料的増強填 充劑時，在納米纖維素含量高達70%時，不僅具有 普通工程塑料5倍的高強度，與硅晶相似的低熱膨 脹系數，而且同時保持高的透光率[25]。利用這種特 性可開發出柔性顯示屏、精密光學器件配件和汽車 或火車車窗等新產品。用納米纖維素做高解析度動 態顯示器件的研究[25]，有望作為電子書籍、電子報 刊、動態墻紙、可寫地圖和識字工具的新材料。納米 纖維素可以用于人造皮膚、人工血管、神經縫合的保 護蓋罩、訓練用微手術模型、動物傷口敷料、化妝紙 膜、食品添加劑（成型劑、増稠劑、分散劑、抗溶化 劑)、造紙添加劑(増強劑、品質改善劑、吸附劑）、高 級音響設備振動膜(超級音響、麥克風和耳機的振動 膜）、生物傳感器等。納米纖維在纖維素衍生物制造 和化學改性過程中，相同條件下，完成反應速度快、 耗時少，可用于快速制備特殊性能的纖維素衍生物。 納米纖維素可用于二、三次原油開采的灌漿材料、硅 酸鹽礦石浮選、無紡棉和高吸水纖維織品。日本和 美國均有用納米纖維素纖維作為膜濾器(無菌裝置、 超濾裝置、反滲透濾膜等）、絕緣材料、高強度紙杯、 可循環使用的嬰兒尿布、仿真人造皮革、食品、涂料 増稠劑、分散劑、強度増強劑、護膚霜、指甲油等化妝 品基質或藥物載體。由于它的纖維素純度高，還可 作為纖維素酶活力測定的底物。

6結語與展望

腳隹素復雜耗時長'成本高、臟物理法制備賤在目前是纖維素化學的主要研究方向。納米纖維素的制備，由此

物理、生物、化學方法相結合，在納米尺寸范圍 內制備納米纖維素，采用立體、位向選擇性化學法控 制與改性納米纖維素超分子聚集體的表面;可控結 構設計納米纖維素晶體超分子的結構、尺寸與形貌， 并采用植物中纖維素晶體、基元原纖的合成與生長 機理，利用自組裝的原理制備出穩定的多重樣式的 納米纖維素，開展分子識別與位點識別等自組裝過 程機理、多尺度結構效應的形成機理等基礎理論性

創制出具有優異功能的新納米精細化工品、新納米 材料，是纖維素科學的前沿領域和熱點。

作為一種新興的納米生物材料，納米纖維素曰 益受到各界的廣泛關注。我國在納米纖維素這方面 的研究開發尚處于起步階段。在世界人口増長與耕 地有限的矛盾日益突出、世界石油資源將在今后若 干年內被開采耗盡的情況下，作為一種用途十分廣 泛的生物材料，納米纖維素蘊藏著無限商機和美好 發展前景。預計在不久的將來，納米纖維素在中國 將會發展成一個大產業。

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