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作为一种新型轻质多孔的功能性气凝胶,生物质纤维素基碳气凝胶具有独特的各向同性三维网络层级结构,该结构使生物质纤维素基碳气凝胶兼具气凝胶的高比表面积、高孔隙率、低密度以及碳材料的耐热性、导电性和生物质材料的可降解性、生物相容性,是近年来纳米功能性材料领域的研究热点之一。生物质纤维素基碳气凝胶原材料来源广泛,包括木材、竹材、果蔬等植物及其加工物、海洋生物和细菌等。基于原料形态不同,本研究将生物质纤维素基碳气凝胶的制备方法归结为凝胶炭化法和生物质直接炭化法,并详细介绍2种方法的制备工艺。基于生物质纤维素基碳气凝胶独特的层级孔状结构,本研究概述碳气凝胶的轻质多孔、疏水性、稳定性和导电性以及生物质纤维素基碳气凝的金属掺杂和杂原子掺杂改性,这些优异的材料特性使其在隔热、电化学、吸附等领域有着广泛应用,并有望渗透到药物缓释、抗菌材料、组织工程和电磁屏蔽等更多的前瞻性新兴材料领域。围绕生物质纤维素基碳气凝胶的功能化制备、性能表征和应用,创新性的研究理论和研究方法正在不断涌现,本研究在深入分析研究现状的基础上,展望生物质纤维素基碳气凝胶未来的研究方向和发展前景。生物质纤维素基碳气凝胶作为一种新型绿色材料,以其独特的热学、电学、光学及力学性能,可为生物质的高值化、功能化应用提供更多的研究思路,具有更加广泛的应用前景。 相似文献
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水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联方式形成的3D网络结构材料,通常具有亲水性、黏弹性、生物相容性等特点,广泛应用于生物工程、柔性电子等领域。传统水凝胶一般采用化石基聚合物为原料,其使用和废弃过程对人体和环境存在潜在威胁;同时水凝胶长时间使用后,在机械外力作用下易产生破坏,从而会对其结构完整性和性能产生影响。具有自我修复能力的水凝胶破损后利用超分子相互作用或可逆共价作用可以恢复到与起始状态几乎相同的机械性能,对延长水凝胶使用寿命具有重要意义。纤维素是一种天然有机聚合物,主要来源于自然界中的树木等天然材料,具有无毒、无害、生物相容性好等优点,符合绿色环保理念,应用前景广阔。纤维素链上丰富的含氧基团可与水分子形成氢键网络,有利于制备具自愈能力的水凝胶。对纤维素进行化学改性得到纤维素衍生物,如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等,可以扩大其在水凝胶领域的应用。本研究综述以纤维素以及纤维素衍生物为原料的一类自愈合水凝胶,总结传统自愈合水凝胶存在的缺点并提出相关改性策略。纤维素因自身晶体结构以及内部超分子相互作用导致其在水中难以溶解,故一般采用分散体系或溶解体系进行纤维素水凝胶的制备,通过调控水凝胶... 相似文献
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张颖张嘉益吴秀花张凤鹤曲娜 《内蒙古林业调查设计》2023,(1):71-74
高分子聚合物水凝胶作为药剂载体在农药中的应用已经成为一个热门研究领域。文章综述了高分子聚合物水凝胶作为缓释和刺激响应药剂载体在农药中的应用研究进展,重点介绍了水凝胶在农药制剂中的应用方式、刺激响应方式和水凝胶农药制剂的发展趋势,利用水凝胶作为农药载体,结合农药包封、涂膜等技术,实现农药的缓释和控制释放,减少农药对环境污染的同时,可提高农药的施用效果,并且有望实现农药施用智能精准调控。 相似文献
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《林业工程学报》2021,6(5)
半乳甘露聚糖主要来源于瓜尔豆等特色林产资源,因其潜在的应用前景而受到广泛关注。为了提高半乳甘露聚糖的温敏性能,拓展其应用范围,采用N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、过硫酸铵、四甲基乙二胺、蒙脱土等为原料,合成了具有温度响应性的半乳甘露聚糖-聚(N-异丙基丙烯酰胺)复合水凝胶,并通过傅里叶红外光谱仪、X射线衍射、差示扫描量热法、热失重分析、万能试验机等对水凝胶的结构与性能进行表征。结果表明:制备的温敏水凝胶,具有快速弯曲的温度响应性;随着交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯从N-异丙基丙烯酰胺单体用量的0%增加至2%,水凝胶的平衡溶胀率降低,且聚乙二醇二丙烯酸酯的引入增强了水凝胶的热稳定性,但其对水凝胶的结晶结构没有显著影响;随着半乳甘露聚糖的质量分数从0%增加至1%,水凝胶的压缩强度增加,最高为51 kPa。且用质量分数1%的四硼酸钠溶液处理后,样品压缩强度增强一倍以上,半乳甘露聚糖质量分数为1%的样品增强至107 kPa。半乳甘露聚糖-聚(N-异丙基丙烯酰胺)复合水凝胶,绿色无污染,环保可降解,力学强度高,对温度响应速度快,实现了对植物资源高值化利用的同时也探索了其在温敏智能材料的应用潜力。 相似文献
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《林业工程学报》2017,(2)
炭气凝胶是有机凝胶经超临界干燥与炭化方法得到的一种新型多孔性炭材料,兼具气凝胶轻质多孔、低密度、高比表面积等特性,以及炭材料的导电、传热、耐高温、耐酸碱等一系列优点,这些优良性能使炭气凝胶成为炭材料研究与应用中的一个热点。炭气凝胶的发展极为迅速,其制备原料已经不仅仅局限于传统的交联型酚醛预聚体,从来源广泛的生物质材料制备炭气凝胶已成为可能。笔者从炭气凝胶制备原料入手,概述了炭气凝胶的各种制备原料及其制备方法,介绍了炭气凝胶的性质及各种改性方法,并对炭气凝胶在电化学、吸附材料、催化剂及其载体与贮氢材料等领域的应用情况进行了评述。最后,在深入分析了研究现状的基础上,对炭气凝胶的发展前景进行了展望。 相似文献
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《林业工程学报》2016,(5)
纳米纤维素作为纤维素基纳米材料的代表,不但保留了天然纤维素的性质,同时赋予纳米粒子以高强度、高结晶性、高比表面积、高抗张强度等特性,能够明显改善材料的光、电、磁等性能,在复合材料、精细化工、医药载体、药物缓释等领域具有广阔的应用前景。进一步对纳米纤维素的结构进行调控,在纳米尺度操控纤维素超分子聚集体,进行结构设计并组装出稳定的功能性纤维素基纳米材料,即可以纤维素为原料构建具有优异性能的生物质材料,这也正是目前生物质材料和纤维素科学领域的研究热点。概括了目前纳米纤维素的主要制备方法:机械法、化学法和生物法,并对各种制备方法的优缺点进行了讨论,同时综述了纳米纤维素的应用状况,指出了纳米纤维素的制备及应用方面需要解决的主要问题及今后的发展方向。 相似文献
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《林产化学与工业》2017,(6)
我国具有丰富的木质纤维生物质资源,半纤维素作为可再生木质纤维生物质资源的重要组成之一,具有极大的综合利用潜力。文章综述了近年来木质纤维生物质半纤维素基功能材料包括半纤维素膜、水凝胶、吸附材料、医用材料和催化剂载体的研究进展,并对其未来应用前景进行了展望。半纤维素膜可以作为包装材料和食品包覆膜,但要解决其强度和韧性低的问题;半纤维素水凝胶可以采用物理和化学交联的方法制备,在医药和环境等领域具有较好的应用前景,但要解决化学交联水凝胶生物相容性不好及物理交联水凝胶强度不够等问题;此外,半纤维素还可以作为吸附材料用于废水和空气净化,作为医用材料用于药物缓释和抗菌,作为催化剂载体用于化学合成,将来还有望在光电材料、组织工程材料等领域得到应用。 相似文献
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纳米纤维素基水凝胶的制备及其在生物医学领域的应用进展 总被引：1，自引：0，他引：1
纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystals,CNCs)和纤维素纳米纤维(cellulose nanofibrils,CNFs)具有独特的理化性质,例如,比表面积高(100 m2/g)、机械性能优越(弹性模量130～150 GPa)、密度低(低至1.6 g/cm3)、膨胀系数小(低至0.1×10-6/K)、生物相容性好、表面多羟基结构容易进一步修饰等,且原料易得、可再生和生物降解,是理想的先进功能材料构建砌块,已被证明是具有良好应用前景的生物基纳米材料。近年来,纳米纤维素基水凝胶引起了大量的关注,并且其在生物医学领域的应用得到了广泛研究。笔者主要综述了CNCs和CNFs基水凝胶的制备及其在生物医学应用的研究进展。首先介绍了制备CNCs基水凝胶的物理交联法和化学交联法,以及CNFs与金属离子交联、CNFs与聚合物交联两种制备CNFs基水凝胶的方法;其次重点介绍了CNCs和CNFs基水凝胶在药物递送、创伤敷料和组织工程支架中的应用;最后总结了CNCs和CNFs基水凝胶在生物医学领域的应用前景和面临挑战,并指明了CNCs和CNFs基水凝胶在生物医学领域研究的发展方向。 相似文献
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《林业机械与木工设备》2007,35(2):5-5
日前，科技部高新司委托江西省科技厅对江西省南昌大学科技园承担的“十五”国家科技攻关计划项目“生物质转化无甲醇木材胶粘剂生产技术开发”进行了现场验收。该项目采用独创的关键技术——生物质快速液化法，将黄化变质的陈米、稻草、竹篾等在常压和液化剂水冷回流温度下液化为高活性的生物多无醇，转化率接近100％，再以生物多无醇为基本原料，以多元有机酸为交联剂，研制出新型无污染的木材胶粘剂。 相似文献
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智能响应材料需具备3个基本要素,即感知、驱动和控制,在全球新材料研究领域中,仿生智能响应材料是目前世界各国技术战略发展中的竞争热点。木材是一种天然且可再生的生物质材料,具有良好的结构和功能特性。作为人类使用最早的材料,木材具有轻质、美观、生物调节等优良特性,是绿色环境人体健康的贡献者。木材的纤维素、半纤维素和木质素构成了木材精妙的微结构同时提供了许多官能团,为木材仿生智能材料的合成奠定了优良的基础。本文简要介绍了木质仿生智能响应材料的研究进展,综述了pH值、气体、光、机械力、湿度、温度和双重/多重刺激响应木质材料的制备、性能与潜在应用;重点介绍并总结了以木质材料为基材的仿生智能响应材料的发展现状。 相似文献
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《林业工程学报》2017,(6)
聚N,N-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)水凝胶的孔结构过于致密且不可降解,限制了其在组织工程领域的应用。为解决这些问题,笔者利用半互穿聚合物网络(semi-IPN)技术,在PDMAA网络中加入化香果单宁(TA),设计并合成了一系列新型的TA/PDMAA semi-IPN水凝胶,将"细胞黏附及可降解特性"引入水凝胶体系中。结果表明:加入1 m L TA溶液(质量分数为3%)明显改善了凝胶的孔结构,TA/PDMAA semi-IPN水凝胶表现出连续均匀的多孔结构,孔径分布为37.7~87.1μm。在磷酸盐缓冲液(PBS)中,TA/PDMAA semi-IPN水凝胶可以降解,交联剂的含量可以调控降解速率。胞外毒性分析结果证明了TA/PDMAA semi-IPN水凝胶对COS-7细胞及CHO细胞完全无毒,细胞成活率均高于90%。引入TA显著改善了细胞黏附情况,COS-7细胞及CHO细胞可在TA/PDMAA semi-IPN水凝胶表面较好生长。TA/PDMAA semi-IPN水凝胶表现出较好的生物相容性,具有在组织工程领域应用的潜力。 相似文献
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近年来由于不可再生资源的日益枯竭,以及全球能源危机等问题,生物质资源的研究和利用受到人们的广泛关注。以往材料的制备与合成往往以石油及其衍生物为原料,过程繁琐、成本高昂、原料不可再生,且对生态环境造成了不可逆转的破坏,而生物质基材料因绿色、可再生、环境友好等,其设计与构筑已成为基础科技研究的前沿与热点。在过去的研究中,国内外学者以相关生物质为基础构筑“基石”,利用其本征结构及特性原位合成或与异质单元复合,构筑了大量的功能光学材料。功能光学材料的应用领域包括但不限于催化、光动能转换、生物成像、光电器件、海水淡化、信息防伪等。笔者对生物质基光学功能性材料方面的代表性成果进行梳理与总结,主要包括林木芳香生物质荧光材料、多糖生物质荧光材料、林木生物质光热材料、纳米纤维素光子晶体材料、生物质基光热材料,以及以上材料在食品检测、生物成像、加密打印、发光器件、光 热 动能转换领域中的应用,并且对该领域内存在的问题及未来发展方向作了展望。 相似文献
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新型生物质碳材料的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
碳材料是重要的结构材料和功能材料,利用生物质原料制备各种碳材料,可以降低碳材料生产成本,实现碳材料的可持续发展.本文较系统地介绍了新型生物质碳材料的制备方法以及应用前景,总结了近年来国内外生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛等碳材料的相关研究报道. 相似文献
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生物燃油的特性及应用 总被引：2，自引：1，他引：2
生物质快速热解制取生物油是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术，快速热解是采用中等反应温度(400～550℃）、较短的停留时间(1s以内)、在无氧条件下高速升温对生物质原料进行快速热解的过程。生物质热解生成炭、可冷凝气体(生物燃油)和可燃气体(不可冷凝)。随着热解工艺类型和反应条件的不同， 相似文献