细菌纤维素纳米纤维制成的膜、管或片材等形态与其他高分子、有机或无机分子的复合掺杂,可获得各种新的功能材料。由细菌纤维素制成的功能膜材料,其在醇水渗透汽化分离中对三羟醇如丙三醇具有高选择性,而与壳聚糖复合后的膜材料适合于乙醇和水的分离。细菌纤维素与明胶、海藻酸钠和卡拉胶等多糖类形成了高力学强度的双网络水凝胶,其弹性模量和断裂强度达百万数量级,几乎与关节软骨相当。 纳米纤维已广泛作为增强填充剂应用于塑料、橡胶等制品中。在纳米复合材料中,当组分的尺寸小于波长的1/10时无散射产生,可保持光学透过性。用电纺尼龙4,6做增强填充剂时,纤维含量在3.9% 时能获得透明的复合物,但纤维含量进一步升高时将产生光学透过性的显著下降。当细菌纤维素纳米纤维作为工程塑料的增强填充剂时,在纤维含量高达70%时,不仅具有普通工程塑料5倍的高强度,与硅晶相似的低热膨胀系数,而且同时保持高的透光率。利用这种特性可开发出柔性显示屏、精密光学器件配件和汽车或火车车窗等新产品。最近,用细菌纤维素做高解析度动态显示器件的研究,已取得突破性进展,有望作为电子书籍、电子报刊、动态墙纸、可写地图和识字工具的新材料。细菌纤维素对传统纤维素纸的挑战和革新将开辟信息、新闻出版媒体的新天地。 细菌纤维素产业在日、美发达国家已初步形成年产值上亿美元的市场,进入食品、医药、纺织、造纸、化工、采油、选矿等行业。我国在这方面的研究开发尚处于起步阶段,国内迄今尚无一家企业从事细菌纤维素的生产和应用。在世界人口增长与耕地有限的矛盾日益突出,资源日益短缺的情况下,细菌纤维素作为一种用途十分广泛的生物材料,蕴藏着无限商机和美好发展前景。预计在不久的将来,细菌纤维素在中国将会发展成一个大产业,人类几千年来仅能依赖棉、麻等植物获得纤维素的历史将会改变。 (致谢:笔者感谢日本学术振兴会的资助。感谢武汉大学张俐娜教授和周金平博士提供部分资料和有益的帮助。) [1] Klemm D, Schumann D, Udhart U, Marsch S. Prog Polym Sci, 2001,26: 1561. [2] Kondo T, Togawa E, Brown R M, Jr. Biomacromolecules, 2001,2: 1324. [3] 旺达姆 E J,贝特斯 S De. 多糖I-原核生物多糖[M]//斯泰因比歇尔 A (主编). 生物高分子 (第5卷)[M]. 陈代杰,金飞燕, 译. 北京:化学工业出版社,2005. [4] Kondo T, Nojiri M, Hishikawa Y, Togawa E, Romanovicz D, Brown R M, Jr. Proc Natl Acad Sci, 2002,99: 14008. [5] Hesse S, Kondo T. Carbohydr Polym, 2005,60 : 457. [6] Tetsuo Kondo. Cellulose Commun, 2005,12: 52. [7] Kasai W, Kondo T. Macromol Biosci, 2004,4: 17. [8] Nakayama A, Kakugo A, Gong J, et al. Adv Funct Mater, 2004, 14: 1124. [9] Yano H, Sugiyama J, Nakagaito A N, et al. Adv Mater, 2005, 17: 153. [10] Shah J, Brown R M, Jr. Appl Microbiol Biotechnol, 2005, 66: 352. (责任编辑:泉水) |