Nanosellulose is die volopste biomassahulpbron op aarde. Dit het die voordele van maklike agteruitgang, hernubaar, nie-giftig en goedkoop en maklik om te verkry. Dit sal na verwagting tradisionele petrochemiese hulpbronne vervang en gebruik word om verskeie gevorderde funksionele materiale met hoë toegevoegde waarde te vervaardig. Volgens die voorbereidingsmetodes en bronne van nanosellulose kan nanoselluloses in drie kategorieë verdeel word: sellulose nanokristallyne (CNC), sellulose nanovesel (CNF) en bakteriese sellulose (BC).

Figuur 1. Bronne, mikrostruktuur en potensiële toepassings van nanosellulose

Nanosellulose funksionele materiale vir chirale fotonika

Chiraliteit is alomteenwoordig van aard en speel 'n belangrike rol in lewenswetenskap en materiaalwetenskap. CNC is 'n soort nano-skaal chirale fotoniese kristalmateriaal. Die chirale nematiese vloeibare kristalfasestruktuur van CNC kan nie net gebruik word om funksionele membraanmateriale met hoë meganiese eienskappe en spesiale optiese eienskappe voor te berei nie, maar kan ook as 'n sagte sjabloon gebruik word om nanopartikels te veroorsaak om funksionele materiale met chirale struktuur te vorm. Daarom het chirale katalise, chirale metamateriale, polarisasie-enkripsie en biosensing belangrike toepassings.

Figuur 2. Toepassings van nanosellulose funksionele materiale in chirale fotonika

Nanosellulose funksionele materiaal vir sagteware drywers

In onlangse jare, gebaseer op verskeie sagte materiale afkomstig van sintetiese polimere, soos tipiese hidrogels, vloeibare kristal elastomere en vormgeheue polimere, het wetenskaplikes slim 'n verskeidenheid biomimetiese intelligente aktueerders ontwerp om die dryfgedrag van organismes na te boots of selfs te oorskry. Hierdie tradisionele polimeer-gebaseerde materiale word egter dikwels deur komplekse prosesse gesintetiseer, is duur en moeilik om af te breek of te herwin, wat 'n sekere las op die omgewing kan plaas. Dit is opmerklik dat biomimetiese sagteware-aktuators wat op nanosellulose gebaseer is, al hoe meer aandag getrek het vanweë hul voortreflike meganiese buigsaamheid, hoë higroskopiese vermoë, volhoubare of eko-vriendelike, herbruikbare of bioafbreekbare, en bioversoenbaarheid.

Figuur 3. Toepassing van nanosellulose gebaseerde funksionele materiale in sagteware drywer veld

Nanosellulose funksionele materiale vir energieberging

As gevolg van sy groot spesifieke oppervlakte, uitstekende meganiese buigsaamheid, goeie chemiese stabiliteit en omgewingsvriendelikheid, asook die vervlegting tussen vesels, vorm nanosellulose maklik 'n poreuse struktuur wat ioon- en elektronvervoer vergemaklik. Hidrofiliese funksionele groepe soos hidroksiel- en karboksielgroepe is aan die oppervlak van die vesel geheg, en dit het 'n goeie bevogtigende vermoë in elektrolietoplossing, wat maak dat die afgeleide funksionele materiale 'n breë toepassingsvooruitsig op die gebied van energieberging het. Nanosellulose-gebaseerde funksionele materiale kan nie net as komponente in energiebergingstoestelle, soos membrane, elektroliete, kleefmiddels en draers, gebruik word nie. Terselfdertyd kan hoë temperatuur karbonisasie, in situ chemiese polimerisasie en elektrochemiese afsetting gebruik word om elektroaktiewe materiale saam te stel om fyner nanostrukture en uitstekende elektrochemiese eienskappe te verkry.

Figuur 4. Toepassing van nanosellulos-gebaseerde funksionele materiale in die veld van energieberging

Nanosellulose funksionele materiale vir biomediese toepassings

In die droë toestand is die meganiese eienskappe van nanosellulose vergelykbaar met dié van menslike bene, terwyl die fisies-chemiese eienskappe van nanosellulose in die nat toestand soortgelyk is aan dié van ekstrasellulêre matriks. Terselfdertyd, benewens uitstekende fisiese en chemiese eienskappe, het nanosellulose hoë verenigbaarheid met ander polimere of funksionele materiale, wat nanosellulose-gebaseerde funksionele materiale goeie praktiese waarde en breë toepassingsvooruitsigte in die biomediese veld maak.

Figuur 5. Toepassings van nanosellulos-gebaseerde funksionele materiale in die biomediese veld