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细菌纤维素:一种环境友好的纳米材料(2)

时间:2006-05-18 10:15来源:科学杂志 作者:admin


      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)
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