【手性市场产品 5.】
(5. 手性纤维素纳米晶)
纤维素纳米晶(CNC),是从天然纤维中提取得到的纳米级纤维素,拥有纳米结构特性,具有高结晶度、高纯度、高强度、高弹性模量、生物相容性好、可生物降解等优点,还具有独特的光学性能。纤维素纳米晶是纳米纤维素的一种,纳米纤维素是手性光子材料的一种,纤维素纳米晶可自组装形成手性向列螺旋结构。手性纤维素纳米晶拥有圆偏振光特性,属于胆甾相液晶材料。
手性是物体与其镜像不能相叠的现象,是自然界物质普遍存在的基本属性,已经成为多个学科的重要研究方向。与其他手性光子材料相比,手性纤维素纳米晶更易获取,具有成本优势,且生物相容性好,并具有优良的光学特性,因此受关注度高。手性纤维素纳米晶可单独使用,用来制备功能性光学薄膜等材料,也可以与其他材料配合使用,制造新型手性结构纳米材料,例如与金纳米棒共组装形成手性向列膜。
手性纤维素纳米晶自组装形成的手性向列螺旋结构,可选择性地反射不同波长的光,产生结构色,并且对外部的光、电、力、热等刺激反应迅速,受刺激后可实现结构色调节。利用手性纤维素纳米晶的这一特点,可模仿蝴蝶翅膀的鲜艳色彩,以及变色龙皮肤的变色效果,实现仿生变色。手性纤维素纳米晶可利用外部刺激实现结构色变化,在变色材料、隐身材料等开发领域具有重要价值,这一技术可同时用于军事与民用领域。利用手性纤维素纳米晶的特性,科研人员还在开发新型传感器、滤光器、显示器、光学器件以及新材料等,因此手性纤维素纳米晶在生物学、医学、光学、物理学、催化、电子、光学仪器、信息存储、信息加密、光学防伪等领域均具有重要研究价值。
手性纤维素纳米晶具有制备时手性结构控制难度大、成膜时间长、膜厚度不均匀、易受水影响、易开裂等特点,限制了其批量化生产以及规模化应用,因此其技术研究还在不断深入。在我国,中国科学院大连化物所、青岛科技大学、南京林业大学、东北林业大学、吉林大学等科研机构与高校均在进行手性纤维素纳米晶研究;在国外,手性纤维素纳米晶研究院所有美国东北大学、加拿大英属哥伦比亚大学、德国哥廷根大学等。
丰都智愚河畔环境技术工作室