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东华大学团队探究纤维素多孔材料在绝热等领域的应用

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2020-07-20 10:54:30 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要:纤维素多孔材料(CPM)结合了纤维素和多孔材料的优点。一般来说,纤维素多孔材料的低密度、高比表面积、易化学修饰性和相互连接的多孔结构有利于装载和释放分子客体。这些特性赋予多孔纤维素材料在能量储存和转化、催化剂

纤维素多孔材料(CPM)结合了纤维素和多孔材料的优点。一般来说,纤维素多孔材料的低密度、高比表面积、易化学修饰性和相互连接的多孔结构有利于装载和释放分子客体。这些特性赋予多孔纤维素材料在能量储存和转化、催化剂载体、吸附、分离和生物材料等方面的重要技术意义。由于结构和功能的多样性、易于获得和可再生性,功能性纤维素多孔材料近年来引起了人们的极大关注。

近日,在东华大学隋晓锋教授和荷兰特文特大学G. Julius Vancso教授团队等人带领下,一直在积极探索CPM的多方面应用。团队报道了这些材料的设计、制备、表征和在油水分离、重金属吸附、隔热、催化剂载体、电磁干扰屏蔽、热电材料、抗菌材料和伤口愈合等方面的应用。在此,将重点介绍环境、能源和健康等三个主要应用领域的最新进展。同时也讨论了目前阻碍功能性CPM应用的挑战、可能的解决方案以及未来的前景。在介绍了CPM的重要性之后,首先对其制备进行了简要概述。随后,重点介绍了它们在环境方面的应用,包括污染物吸附、油水分离、作为环保催化剂载体、电磁屏蔽和二氧化碳捕获等。然后对超级电容器、离子电池和绝热材料在能源中的应用进行了综述。无毒是生物材料的关键,也是纤维素的先天优势。因此,还考虑将其用于医疗保健,如伤口敷料、细胞培养支架、药物传递和压力传感器。该成果以题为 “Multifaceted applications of cellulosic porous materials in environment, energy, and health”发表在了 Prog.Poly. Sci.上。

纤维素资源丰富、环境友好、可生物降解。这在一定程度上证明了目前人们对CPM迅速增长的兴趣,将这类材料推向了生物聚合物研究和相关技术转变的前沿。然而,获得功能化CPM的复杂制备过程为大批量应用带来了挑战。虽然在某些情况下,生物基微孔纤维素的机械性能足够高,但仍无法与其合成的商业同类材料的性能相媲美。CPM的环境应用具有明显的优势,但与相同功能的合成平台相比,由于成本较高,仍未得到充分的利用。在储能、电池、隔热等高性能能源应用中,它们也是一个非常好的选择,成本劣势并不严重。CPM在体外生物材料领域已经得到了广泛的研究,但由于其有限的生物降解性,在体内使用的CPM的研究受到了阻碍。化学修饰或物理杂交的新方法为开发独特的功能性CPM生物材料带来了新的机遇。目前,制备CPM最有效的方法是冷冻干燥和超临界流体干燥。由于方法上的限制,这一路径的CPM无法大规模制备,限制了其目前的使用,阻碍了技术的发展。为实现规模化利用,需要努力建立常温常压干燥方法。该领域正在迅速发展,随着对生物基材料和环境友好型技术的需求不断增长,在未来几十年,该领域会继续发展。 

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