基于细菌纤维素纳米纤维的宏观纤维有序组装及应用

发布时间：2021-06-11 02:29

　　随着石油资源日益枯竭带来的能源危机以及废弃塑料引起的白色污染问题的严重化,对具有优异性能,可经济生产与持续发展的多功能轻质材料的需求正在兴起。细菌纤维素（BC）是由木醋杆菌（A.xylinum）分泌的一种天然生物材料。作为一种可再生和可持续的原料,BC纳米纤维具有极具吸引力的高长径比,高结晶度和高机械强度,以及比玻璃纤维基材料更轻的重量和易于化学功能化的表面,成为一种石油等不可再生资源理想的替代品。然而,纳米材料优异的机械性能到宏观性能的有效传递是材料工程面临的巨大挑战,同时纳米功能单元到多级宏观材料的构筑在诸如生物传感、储能、光电器件等领域都有非常重要的意义。在纳米材料制备日趋成熟的背景下,如何使得这些具有卓越性能的纳米材料在实际应用中得到最大程度的发挥是当前研究的热点和重点。研究表明,通过多层级有序组装微纳结构单元能够优化和提高宏观材料的整体性质。因此利用先进的组装技术,将纳米结构单元有序组装为性能优异的宏观材料是纳米材料应用研究的重要方向。本文以BC纳米纤维为基本单元,利用湿法纺丝策略建立了BC纳米纤维取向聚集的宏观纤维制备体系,通过纳米纤维取向程度与纳米纤维间相互作用力的改进进... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

BC的生物合成过程示意图

分子结构中的每个氧六环属于椅式空间结构，并含有三个游离醇羟基（包括伯醇羟基和仲醇羟基）。这种线性结构易伸展，在纤维素链内及与相邻纤维素链之间形成氢键，促使纤维素大分子平行而有序堆砌形成的超分子聚集态结构—纤维素纳米原纤。纤维素纳米原纤由若干非晶区和结晶区构成，纤维素分子链贯穿多个结晶区。在结晶区之间，纤维素分子以无规形式排列形成无定型区域（图 1-2b）[18]。

全面理解 BC 及其他纤维素纳米纤维的力学性能, 将通过氏模量（E/ρ）和比强度（σb/ρ）（图 1-3）。纳米纤维素（ρ E/ρ 和 σb/ρ 和纤维素 I 型超过大多数工程材料，如商品塑然材料，金属和合金，混凝土，并且在陶瓷和高性能纤维[38]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米纤维素储能研究进展[J]. 卿彦,易佳楠,吴义强,吴清林,张振,李蕾.  林业科学. 2018(03)



本文编号：3223622