纤维素是什么(纤维素是什么材料)新鲜出炉

纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖不溶于水及一般有机溶剂是植物细胞壁的主要成分纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上

 

纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖不溶于水及一般有机溶剂是植物细胞壁的主要成分纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上棉花的纤维素含量接近100%，为纯正天然的纤维素来源。

一般木材中，纤维素占40~50%，还有10~30%的半纤维素和20~30%的木质素

纤维素分子化学结构式天然高分子作为可持续的高分子材料，具有来源丰富、可再生、可生物降解、环保等优点，我们应尽量使用可持续高分子材料来代替一次性塑料制品另外在许多领域，塑料制品的结构稳定性使其难以被其他材料所替代。

因此，对于可持续功能材料的开发使其能够逐步替代部分塑料制品也很重要纤维素是地球上最丰富的可再生资源，也是蓄积量最多的天然高分子，具有可再生、可完全生物降解、生物相容性好等优点，但它们具有复杂的多级结构和强氢键相互作用，难以溶解和熔融进一步加工，限制了其广泛应用。

纤维素纤维，是具有由纤维醚或酯的纤维素，可以从树皮、木材获得或植物的叶子，或来自其他植物基材料除了纤维素之外，纤维还可以包含半纤维素和木质素，这些组分的不同百分比改变了纤维的机械性能纤维素纤维的主要应用是在纺织工业中，作为化学过滤器和纤维增强复合材料，因为它们与工程纤维的特性相似，是生物复合材料和聚合物复合材料的另一种选择。

天然纤维素纤维仍然可以识别为来自原始植物的一部分，因为它们仅需要清洁纤维才能使用例如，棉纤维看起来像柔软蓬松棉球亚麻纤维看起来像亚麻植物的坚固纤维束所有“天然”纤维都经过一个过程，即将它们与不用于最终产品的植物部分分开，通常是通过收获，从谷壳中分离出来，进行精炼连接在一起的数千个葡萄糖单元的线性链的存在允许相邻链上的OH基团之间存在大量氢键，从而使它们紧密堆积成纤维素纤维。

结果，纤维素与水或任何其他溶剂的相互作用很小例如，棉和木材完全不溶于水，并且具有相当大的机械强度由于纤维素不像直链淀粉那样具有螺旋结构，因此它不与碘结合形成有色产物

人造纤维素纤维来自植物，这些植物被加工成纸浆，然后以与合成纤维如聚酯或尼龙相同的方式挤出人造丝或粘胶纤维是最常见的“ 人造 ”纤维素纤维之一，可以由木浆制成近5年，在纤维素科学研究和产业化方面取得很大进展，主要集中于天然高分子在新溶剂中制备再生材料，以及纳米材料的制备与功能化应用等方面。

以下分为4部分进行介绍：(1)再生纤维素材料；(2)纳米纤维素材料；(3)木材纳米技术；(4)细菌纤维素基材料再生纤维素材料碱/尿素溶液低温快速溶解纤维素的方法，实 现了不产生有机废弃物的绿色溶解理念张俐娜等通过低温快速溶解纤维素再生，制备出纤维、膜、水凝胶、气凝胶和微球等新材料，并证明它们具有优良的性能和各种功能。

实验证明这些新材料在纺织、包装、生物医用材料、储能材料、 水处理材料以及纳米催化剂载体材料等有广泛应用前景

纳米纤维素纳‍‍‍‍‍‍‍米纤维素来源于动、植‍物及真菌等，它们的细胞壁由纳米纤维组成并排列形成微纤因此，它们具有优异的力学强度、高的杨氏模量、生物相容性和可调节的自组装性、触变性和光子特性，使其在各领域都有广泛应用前景。

①手性材料 徐雁等利用纤维素纳米晶和发光的聚合物结合，研究了基于晶态纳米纤维素手型液晶膜的对圆偏振光的反射和透射能力他们通过调节聚合物发光膜与纤维素膜的位置得到2种左右手性的圆偏振光，基于晶态纳米纤维素的手性圆偏振光具有较高各向因子值(g)，通过制备不同进带的圆偏振膜探究了禁带对圆偏振光的g因子的影响。

由此，通过调控光子晶体纤维素膜在不同偏振片下的透射率，肉眼能直观看到该材料在可见光下及左/右偏振片下不同颜色强度的变化，使该材料在防伪方面具有应用前景‍‍‍‍‍‍‍

②‍‍‍液晶材料 细纤状纳米纤维素在水中显示明显液晶特 性，由其制备的气凝胶在材料科学领域具有较大应用前景然而在温和条件下利用纤维素纳米晶制备这种各向异性气凝胶仍然面临巨大挑战徐雁等通过将液晶序列纤维素纳米晶水凝胶定向冷冻并干燥后制得各向异性气凝胶。

该气凝胶具有层状微纳结构、光学各向异性，在垂直于冷冻方向上具有层次结构，证明纤维素纳米晶气凝胶的各向异性源于CNC液晶的取向而非其棒状结构冻干取向法应用于CNC-Si复合体系，得到的各向异性硅气凝胶具有CNCs液晶的有序孔结构. 这种材料具有明显特点，如：高度取向、光学各向异性、层状孔隙、较大比表面积的CNC 基气凝胶。

由此它们在阻燃、电绝缘材料上具有潜在应用‍‍‍

③‍‍‍‍热稳定材料近年来，随着薄膜、可弯曲和可穿戴的消费 类电子产品的迅速发展，急需开发柔性和透明基板塑料是传统柔性基底材料，但由于其热不稳定性，在应用上仍有一定限制Yano等使用玻璃化温度低于0 °C的ABPE-10丙烯酸树脂为基底，纤维素纳米晶须(CNC)为填料制备出超强及高度热稳定的透明纳米复合材料，这种聚合物在室温以上具有稳定的力学性能。

纤维素纳米晶包裹于树脂纳米乳液外层，将该乳液抽滤、热压并紫外交联得到的纤维素纳米复合材料具有良好的耐高温性能(约150 ~ 180 °C)此外，任何光子纳米或微结构都可以高精度直接模塑在纤维素纳米复合材料的表面上，用于光和光电子领域，由此证明纤维素纳米晶在提高微透镜阵列材料热稳定性方面具有重要作用。

④吸附与分离材料 李朝旭等将 MOF晶体负载于TEMPO氧化纳米纤维素模板制备纤维化MOF气凝胶纤维素纳米纤维不仅可改善MOF气凝胶力学性能，还能调整晶体成核和生长平衡，合成更小的MOF晶体，进一步减少MOF晶体的聚集。

由于该MOF气凝胶具有多级孔隙率及低密度，由此可高效吸附不同种染料分子‍‍‍‍

木材基功能材料如上所述，通过以上“自下而上”的方法溶解纤维素，然后诱导纤维素分子链重新排列再生形成再生纤维素材料此外，还可通过“自上而下” 的方法对纤维素固有的纳米纤维直接利用木材主要由纤维素纳米纤维组成，其中还含有一定量的木质素半纤维素等组分，胡良兵等直接通过 “自下而上”的方法部分移除木质素，然后热压木材中的纤维素纳米纤维，制备出一系列高强度材料，它们在储能、超强材料、海水淡化领域有广阔的应用前景。

用两步法对天然木材进行转化处理首先用氢氧化钠和亚硫酸钠溶液除去天然木材中部分木质素和半纤维素，随后利用热压法使细胞壁完全塌陷，使纤维素纳米纤维完全致密化制得超强木头，其强度、韧性和抗冲击性能比原来提高10倍，高于轻质钛合金，而质量仅为钢材的 1/6。

而且由于它具有更大的尺寸稳定性，试验还证明两步法同样适用于其他种类超强木头的制备，使超级木头有望成为一种低成本、高性能、质轻的钢材替代品细菌纤维素材料细菌纤维素(BC)是一类由葡糖醋杆菌等微生 物合成纤维素的统称。

由于合成过程不同于植物来源的纤维素，细菌纤维表现出一些特异的性质，如具有高结晶度、超精细网状结构、高弹性模量和抗张强度、高亲水性、较高的生物相容性和良好的生物可降解性，因而在很多领域具有广泛应用前景例如，BC膜可以用作伤口敷料、作为碳前驱体和金属氧化物、金属和无机纳米粒子、新型催化剂载体、传感器等。

近年纤维素研究的系列成果证明利用永不枯竭的纤维素资源通过“绿色”溶剂和新技术制备出纤维素膜、水凝胶、气凝胶、 微球、泡沫材料，它们具有优良的性能和多种功能，而且在培养液和土壤中可完全生物降解，属于环境友好材料，对于环境保护有重要意义。

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