生物质基一维纳米材料-研究-仿生智能材料研究组  
生物质基一维纳米材料 生物基纳米材料
lchaoxu 2018-9-3 1366

定义:纳米纤维包括直径小于100纳米通过分子有序聚集形成的纳米纤丝、及直径小于1微米通过电纺、海岛等途径制备的纳米纤维。

制备:(1)纳米纤丝在自然界广泛存在。多糖(如纤维素、甲壳素)、蛋白质(如蚕丝、胶原)或两亲分子可形成纳米纤丝,如纤维素纳米晶须、甲壳素纳米晶须、蚕丝中以beta折叠为基础的纳米纤丝、以胶原蛋白alpha三螺丝为基础的纳米纤丝、以及淀粉样纳米纤丝等。纳米纤维形成的类似液晶的取向、周期性结构是天然生物材料力学性能、光学性能、生物学性能的结构学基础之一,如在节肢动物的足部表层,蛋白质包覆的甲壳素纳米纤维取向排列形成梯度分布;鱿鱼牙中甲壳素纳米纤维与无机物形成层状梯度分布;“海绵骨针”中单轴取向的蛋白质纳米纤维诱导二氧化硅定向合成;“甲虫”表皮中存在由甲壳素纳米纤维构成的具有不同折光系数的多层结构;“大理石莓”中纤维素纳米纤维的取向方向呈现周期性手性螺旋。

      (2)直径低于50纳米的纳米纤丝难以通过人工纺织的方法获得。但许多天然大分子(如多糖、蛋白质)、合成高分子(聚噻吩、芳环聚合物等)、天然-合成杂化分子、两亲性分子在一定的条件下能够通过超分子自组装或结晶形成纳米纤丝。

      (3)直径50~1000纳米的纳米纤维可通过电纺、海岛等途径纺丝制备。

性能:除一维几何形貌外,纳米纤丝具有非常大的比表面积、丰富的功能基团及优异的力学性能。有利于构筑具有优异化学反应性、力学、热学、电学、光学、多孔性能的材料,并易于复合杂化,应用于分离吸附、空气/水污染处理、纺织、能源、催化、生物医药、传感、组织工程、复合增强等方面。


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