纳米纤维素的制备-纤维素是自然界主要由植物通过光合作用合成 的取之不尽、用之不绝的天然高分子，主要用于纺 织、造纸、精细化工等生产部门。除了传统的工业应 用外，如何交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科进一步有效地利用纤维 素资源，开拓纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳 米食品、纳米复合材料和新能源中的应用，成为国内 外科学家竞相开展的研究课题。

在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚 集体，设计并组装出稳定的多重花样，由此创制出具 有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料，成为 纤维素科学的前沿领域[1 _3]。与粉体纤维素以及微 晶纤维素相比，纳米纤维素有许多优良性能，如高纯 度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、高杨氏模量、高 强度、超精细结构和高透明性等。因此，纳米纤维素 的制备、结构、性能与应用的研究在目前是国内外纤 维素化学研究的重点和热点。国内纳米纤维素的研 究以丁恩勇研究员[2,4]为代表，在最近几年研发并 实施生产。国际上是最近十几年来开始系统地研究 纳米纤维素[1，3, 51，已经在制备、表面修饰、表征、复 合材料和电极等功能特性应用方面做过许多尝试性 的研究，有些成果己经商品化：如Gengifle®己用于 齿根膜组织的恢复;在二级和三级烧伤、溃疡等治疗 中Biofill®己被成功地用作人造皮肤的临时替代品； BASYC®可用作人造血管和神经缝合的保护盖罩； “nata de roco”的纤维素传统食品;用于化妆纸膜的 BioCellulose 和 NanoMasque^等等[3]。

开展纳米纤维素超分子的可控结构设计、立体 和位向选择性控制与制备、分子识别与位点识别等 自组装过程机理、多尺度结构效应的形成机理等基 础理论性研究，在纳米尺度上操控纤维素分子、晶体 及其超分子，制备性能优异的纳米纤维素晶体，是将 来纳米纤维素化学的主要研发方向。本文综述了纳 米纤维素晶体、复合物、纤维等的制备方法。

1纳米纤维素的制备，纳米纤维素化学基础

纤维素在结构上可以分3层：（1)埃米级的纤 维素分子层;（2)纳米级的纤维素晶体超分子层;（3) 原纤超分子结构层，该层是由纤维素晶体和无定形 纤维素分子组装成的基元原纤等进一步自组装的各 种更大的纤维。

纤维素的化学结构是由D■吡喃葡萄糖环彼此 以氏（1，4)糖苷键以C1椅式构象连接而成的线形 高分子。纤维素大分子中的每个葡萄糖基环上均有 3个羟基，这3个羟基在多相化学反应中有着不同 的活性特性。据此Klemm等[6]发明纤维素分子上的 立体定点选择性取代技术，对第2、第3、第6个碳原 子上的羟基实施个别羟基取代，可以合成结构、性能 非常特殊的纤维素化合物，从而在一定条件下可以 设计无水葡萄糖单元上的化学官能基团的种类与位 置[7]，并且在这3个羟基上可以分别控制化学官能 的羟基可以发生氧化、酯化、醚化、接枝共聚等反 应[7_1q，可以调控纤维素分子的分子量、取代官能团 的分布控制等结构。从而在无水葡萄糖单元上乃至 纤维素高分子链上可以从化学结构上设计纤维素的 化学结构，制备多种性能非常优异的化工产品[7]。

纳米纤维素的制备，纤维素晶体由于来源和预处理的差别，有不同 的晶型、形状、结构、粒径尺寸等。海藻类Valinia的 结晶度为94% ;细菌纤维素的结晶度高于普通高等 植物纤维，而低于动物纤维（tunicin)。纤维素有5 种结晶变体，即纤维素I、纤维素II、纤维素III、纤维 素W和纤维素v[11]。

Atalla和VanderHart12]发现天然纤维素晶体I 是同质异晶混合物：三斜晶胞la和单斜晶胞10， 两种晶型的比例主要取决于原料来源。动物纤维素 (tunicin)是纯I 6型;海藻Valinia 65%的晶体为I a 型，35%为I 0型;细菌纤维素晶体约60%为I a型， 40%为113型;而棉麻等植物的纤维素晶体仅30%为 I a型，70%为113型;其它木本植物纤维素晶体也以 10型为主。

除了完整的纤维素结晶结构外，纤维素分子可 以形成无定形和在某些特定方向或区域形成的向列 纤维素组成了“有序”但没有结晶的结构，如液晶或 向列有序的纤维素(nematic ordered cellulose)[13，14]。

由于氢键和范德华力的作用，天然植物内纤维 素分子聚集形成横截面约为3nm x 3nm，长度约为 30nm的基元原纤。基元原纤聚集形成横截面约为 12nmx12nm，长度不固定的微原纤。微原纤聚集形 成横截面约为200nmx 200nm，长度不固定的大原 纤。微原纤周围分布着无定型的半纤维素;大原纤 周围分布着无定型的半纤维素和木质素，其纤维结 构和化学组成以及分布也随原料来源和加工条件 而异。

这些晶体、向列有序的和无定形的纤维素依靠 其分子内和分子外的氢键以及范德华力维持着自组 装的超分子结构和原纤的形态[15]。氢键决定了纤 维素的多种特性：自组装的超分子特性、结晶性、形 成原纤的多相结构、吸水性、可及性和化学活性等各 种特殊性能[16]。由于纤维素有很强的分子内和分 子外的氢键作用，因此，从植物纤维素分离出分散稳 定的单一纳米级基元原纤一直是纤维素科学界的难 题。通常需要在制备纳米纤维素的同时表面化学改 性，从而获得稳定分散的溶液或者胶体。

基团的取代度柳又代度的分布[8,9]。纤维素紐纳米纤维素超分子以其形貌可以分为以下3

2纳米纤维素分类

类:纳米纤维素晶体(晶须）、纳米纤维素复合物和纳 米纤维素纤维。

2.1纳米纤维素晶体

强酸水解植物、细菌、动物纤维素和微晶纤维素 可制备纳米纤维素晶体（晶须)[5,17 18]。这种晶体长 度为10nm — 1Wm，而横截面尺寸只有5 —2加％长度 与横截面尺寸的比为1 一 1⑴。Grunert[51描述了纳米 纤维素晶体的制备和表面改性，图1为用硫酸水解 细菌纤维素而制备的纳米纤维素。William等[19]用 醋酸酯、马来酸酯、硫酸酯、三甲基硅烷对纳米纤维 素晶体进行表面化学修饰。这种表面改性的纳米纤 维素晶体可以用作复合材料里的强化剂，纳米纤维素的制备，例如高效 液相色谱分离材料、刺激响应材料等。Gray等[2〇]研 究了纳米纤维素晶体在高浓度、添加右旋糖酐等化 合物时自组装形成手性向列的液晶，干燥液晶的纳 米纤维素晶体悬浮液后形成焦点圆锥形的膜。纳米 纤维素晶体的杨式模数为150GPa左右，张力应为 10GPa左右[21]。纳米晶体（晶须）既是天然高分子， 又具有非常高的强度，因此既可以作为新型的纳米 精细化工产品，又可以作为纳米増强剂。

2.2纳米纤维素复合物

将纤维素与复合的另一材料混合，加入适宜的 N-甲基吗啉氧化物/N-甲基吡咯烷醉水、氯化锂 /N，N-二甲基乙酰胺[22]、N-甲基吗啉-N-氧化物/水 等纤维素溶剂，通过(1)溶剂浇铸后真空或者常压下 挥发掉溶剂、(2)冷冻干燥、（3)热压法或者（4)挤压 法可获得在一维尺寸上为1一100««的纤维素的复 合物[23,24]。图2为溶剂浇铸的纤维素-聚乳酸纳米 复合物的原子力显微照片[23]。普通有机聚合物膜 片的杨氏模数一般在5GPa以下，而纯纳米纤维素胶 制成干膜，其杨氏模量可超过15GPa。经热压处理 后，纳米纤维素膜的杨氏模量可与金属铝相当，如此 和纤维之间的强大拉力所造成的[23, 241。因此纳米 纤维素复合物的强度高，热膨胀系数低，同时透光 率高[25]。

 

图2低温切片机制备的溶剂浇铸的纤维素-聚乳酸纳 米复合物的原子力显微镜的相衬象(A)和形貌象（B)[23] Fig.2 AFM phase (oiitrast image (A) and top.)graphy image (B) of a cryomicrotomed surface of the solution cast cellulose poly( lactic acid) iiaiio(x.mposie[23]

2.3纳米纤维素纤维

纳米纤维素纤维是从纤维素溶液中电纺纱制备 直径为80 —750nm的微细纤维素纤维[26]，如图3所 示。将纤维素直接溶解于乙二胺/硫氰酸盐、N-甲基 吗啉-N-氧化物ZN-甲基吡咯烷酮^水、氯化锂/ N，N- 二甲基乙酰胺、N-甲基吗卩啉N-氧化物/水等纤维素 溶剂中，调整溶剂系统、纤维素的分子量、纺纱条件 和纺纱后处理可以获得微细的、干的、稳定的纳米纤 维素纤维[”，$]。既可以用作纺织的原材料，也可以 用作超滤膜等膜分离。

 

图3由9%纤维黃_N-甲基吗氧化物水溶液电纺 纱制备的纤维显微照片[26]

Fig.3 SEM image of electros pun fibers from 9 wt% cellulose NMM( / w ater solut ion[ 261

3纳米纤维素的制备方法

高的杨氏模量是由于纳米级超细纤维丝的高结晶度细菌纤维素間；被囊类动物(-cate)可以合成动

纳米纤维素主要来源于植物[17]，如棉花、木材、 一年生能源植物等。纳米纤维素的制备，除植物界外，细菌、动物也生产 纤维素。如木醋杆菌（acetobacter xylinum)可以合成 

物纤维素(tunicin)[21]。纤维素酶催化聚合人工合成 纤维素[3〇]和完全化学的方法开环聚合人工合成纤 维素[31]的研究工作也己经取得了较大的进展。

3.1化学法制备纳米纤维素

最早的纳米纤维素胶体悬浮液是由Nickerson 和Habrle在1947年用盐酸和硫酸水解木材与棉絮 制造出的[18], Ranby等[17]在1952年用酸解的方法制 备了大约50—60nm长，5 —10nm宽的纳米纤维素晶 体。沿用这一方法，Favier等[1]从1995年开始研究 纤维素晶须増强的纳米复合物。Gray等[17,20!从 1997年起通过硫酸酸解棉花、木浆等原料获得了不 同特性的纳米纤维素，并研究了其自组装特性和纤 维素液晶的合成条件。Bondeson等[18]在2006年优 化了水解挪威云杉制备微晶纤维素的条件，获得快 速高得率的制备纳米纤维素胶体的方法。

纳米晶体的大小、尺寸和形状在一定程度上由 纤维素原料决定[17_19, 32]。纤维素的结晶度，微原纤 的尺寸随物种的不同而发生极大的变化。由高度结 晶的海藻和被囊类动物的纤维素微原纤制备的纳米 晶体达到几微米长。尽管木质微原纤结晶程度较低 (50% —83%)，但可以制备出较短的纳米晶体。表 1列出了不同纤维素原料纳米晶体尺寸，被囊类动 物、细菌和海藻纳米纤维素的横截面与微原纤差不 多，而棉花和木材纳米纤维素与基元原纤差不多。

表1不同原料的纳米纤维素321

Table 1Nanocelluloses from different[17—19 32]

sources

sourcelengthcross section

tunicin100tm — several Um10 — 20 nm

bact eiial100tm — several Um5 —10nm by 30 — 50nm

valonia> 1 00ftim10 — 20nm

cotton200—350nm5nm

wood100—300nm3 ~5nm

用盐酸和硫酸在中等温度(60 °C左右)水解不同 的纤维素原料(棉花、木浆、细菌纤维素、被囊类动物 纤维素等)可以制备1%左右的纳米纤维素悬浮溶 液。强酸的种类、温度、酸的浓度、纤维素的用量、反 应时间等水解条件会影响纳米晶体的性质[17_19 32]。 纳米纤维素的制备，不同的酸影响悬浮液的性质表现在：盐酸水解产生 的纳米纤维素有最小的表面电荷;而用硫酸水解则 产生高稳定的水溶液悬浮液，这是由于硫酸酯化纳 米纤维素表面羟基。在高于临界浓度时，表面改性 的纳米纤维素晶体形成各向异性的液态晶体结 构[17]。酸的浓度低则粒径大，反之，粒径小。纤维

体越短。

另外一种方法是酶解，即利用纤维素酶选择性 地酶解掉无定形的纤维素而剩下部分纤维素晶体。 Brumer等[3=3研究通过转糖基酶以化学和酶同时改 性的方式活化纳米纤维素晶体表面，从而不至于在 纤维素晶体表面修饰的同时破坏基元原纤和晶体内 部结构。

GmnerP在纳米级纤维素晶须表面上引入硅官 能团，用于制备高性能的复合材料。丁恩勇研究员 等[4]以超声波分散加强水解的化学方法制备得到了 纳米纤维素，他们用硫酸水解棉短绒得到纳米晶体 纤维素I，然后用1%的NaOH处理后可得到纳米晶 体纤维素II。研究表明由于粒径及比表面积的变 化，纳米微晶纤维素的热行为与天然纤维素以及经 过前处理的纤维素相比，具有一些独特的性质[4]。 2006年叶代勇等[3]以短棉绒、木浆等为原料，模仿 纤维素纳米基元原纤在植物、细菌纤维素生长中的 原理，制备出了可以控制物理尺寸和表面化学官能 基团的种类、取代度及其分布的纳米纤维素。

3. 2生物法制备细菌纳米纤维素

Brown 等[3]于 1886 年发现 Gluconacetobocter xylinus菌株可以生产细菌纤维素。Fink等[35]发现7 x 13nm的无水纳米纤维素可聚集成为70 —150nm 宽度的微原纤。较细的细菌纤维素纤维宽约10nm， 厚约3 -8nm，每一丝状纤维由一定数量的微纤维组 成，微纤维的大小与结晶度有关。细菌纤维素的结 构随菌株种类和培养条件的不同而有所变化[3]。 Asako 等[*]米用 Acefobacterxylinum ATCC 23769 在不同 pH、不同温度下发酵可分别产生[和I型纤维素。

能生产纤维素的细菌种类较多，其中木醋杆菌 (A cetobacter xy^inum)是目前己知合成纤维素能力最 强的微生物菌株。杨礼富[29]介绍了木醋杆菌的纤 维素合成过程及其特性。根癌农杆菌(Agrobacterium tumf'aciens)为革兰氏阴性杆菌[371，在培养基中，菌体 分泌出胞外纤维素质胶和纤丝的速度较慢，仅为木 醋杆菌的1/10,制备的细菌纤维素是I型纤维素。 八叠球菌（Sorcina ventriculi)可产生胞外无定型纤维 素[37]，有利于菌体获取营养，其生产力也远不及木 醋杆菌。根瘤菌（Rhizobium sp.)可产生不定型纤维 素胶质，借以紧密吸附植物根表并形成与植物共生 的根瘤结构[37]。其它还有假单胞细菌 (Pseudomonas)的极少数种也可产生少量纤维素[37]。

素的用量少则粒径小。反应时间越长生成的纳米晶纤维素相同。细菌纤维素没有与植物纤维素#生的

细菌纤维素化学组成和分子结构上与天然植物

木质素、果胶和半纤维素等，具有可达95%的高结 晶度，聚合度高达2 000 -8 000,相互交织形成超精 细网络结构，有很强的持水能力，有较高的生物相容 性、适应性和良好的生物可降解性[25,。细菌纤维

素具有生物合成时的可调控性[3,25, M，因此，很容易 实现工业化和商品化。

3. 3物理法制备微纤化纳米纤维素和纳米纤维素 复合物

3.3.1纳米纤维素的制备，高速搅拌法制备微纤化纳米纤维素

微纤化纳米纤维素主要从植物纤维素制备。 Turbak等[38]以4%左右的预先水解木浆经过10次 用压差为55、12CkPa的高速搅拌机制备出了微纤化 纳米纤维素。改进纤维素微纤化方法可以获得 10-I00nm微纤化纤维素，可以制备透明的高强度 (高于400MPa)的纳米复合物[39]。Andresen等[40]甲 硅烷基化微纤化纤维素后提高了疏水性。

3. 3. 2热压法制备微纤化纳米纤维素

丁止81!^^等[41]以竹子为原料米用热压法制备 微纤化纤维素，他们比较了未预处理的竹子纤维、 氢氧化钠水溶液处理、蒸汽爆破法处理、蒸汽爆破法 处理后又用氢氧化钠水溶液处理的高纤维素含量纤 维。其目的是制备高张力强度的复合物，使用热压 法无须合成高分子，而且无须分离出半纤维素和木 质素。竹子纤维及其单纤维用石头圆盘高速研磨， 然后用上述预处理方法可制备出纤维间有超强黏结 强度的微纤化纤维素。

3.3.3溶剂浇铸法制备纳米纤维素复合物

Favier等[1]首次用纤维素晶须作为纳米复合物 的増强剂，这种纳米纤维素复合物取决于纤维素晶 须和聚合物的双方性质：即形貌、组成比例、界面混 合状态等[23 42]。作为纳米级的填料，适量的纤维素 晶须可以改善聚羟基辛酸酯、淀粉、蚕丝、醋酸丁酯 纤维素等天然聚合物和聚氯乙烯、聚乳酸、聚丙烯、 环氧树脂、聚氧乙烯醚、聚苯乙烯丙烯酸丁酯等合成 聚合物的透明性和机械性能[43_45]。混合过程参数 是决定纳米纤维素复合物性能的关键[46(。通过选 择不同的溶剂(水、二甲基甲酰胺、异丙醇等)和聚合 物可以达到均匀复合物处理过程。对纤维素晶须进 行表面改性和添加表面活性剂[47 _491可以改善溶剂 分散和均匀处理过程[S_51]。

Gindl和Keckes[22]在氯化锂/ N，N-二甲基乙酰 胺中部分溶解微晶纤维素粉末，然后浇铸制备含有 纤维素晶体I和II的纳米纤维素复合物，这一层膜 纤维素I晶体。调节不同的制备参数，可以获得的 抗拉强度为240MPa、弹性模数为13. 1GPa、破坏应变 为8. 6%，这实质是未溶解的纤维素晶体I増强的 再生纤维素膜。White和Delhom[52]用棉花、洋麻和 亚麻等合成了纤维素/黏土纳米复合物，用于提高热 稳定性。Noorani等[53]用纳米纤维素増强聚砜树脂， 合成了医药用的肾透析膜。

3. 3. 4挤塑法制备纳米纤维素复合物

Mathew等[54用双螺杆挤塑方法制备纳米纤维 素复合物：以聚乳酸、纳米纤维素晶须和微细纤维 素为原料，制得的复合物中微细纤维素形成微原纤 的网络状，而纳米纤维素晶须呈现针状晶体，横截面 直径为20nm左右，长度为300 —500Um左右。

3.4人工合成纳米纤维素

人工化学合成纤维素有两种合成路线：酶催化 和葡萄糖衍生物的开环聚合。人工合成纳米纤维素 的聚合度低，分子量低，难以达到自然界中高结晶 度、高聚合度的织态结构，而大部分化工产品要求高 分子量纳米纤维素。

3. 4.1酶催化人工合成纤维素

1992年Kobayashi等[55]在生物体外30°C以纯化 的纤维素酶在乙脲缓冲溶液中催化聚合氟化糖苷配 糖体，得到产率为54%，聚合度为22的人工合成纤 维素。由此方法可以人工合成纤维素衍生物，如6" O■甲基纤维素等™。把纤维素酶吸附在铜网上时， 可以观察到直径为30nm的纤维素酶分子的集合 体。一旦加入底物，聚合反应就开始，仅仅30s就可 以观察到纤维素的合成，同时，观察到更大的直径 100nm的纤维酶集合体和合成的纤维素及络合 物[56]。根据纤维素酶精制度的不同，可以得到结晶 构造不同的纤维素[57]。因此可以通过控制结晶构 造，合成具有新的理化性能的纳米纤维素[30,57]。 3.4.2开环聚合人工合成纤维素

几十年来，人们一直探讨完全人工合成纤维素。 纳米纤维素的制备，尽管纤维素的结构看起来非常简单，但是合成却相 当困难，其原因是：同分异构体非常多;很难控制异 头碳C1的立体化学反应;很难位向选择性控制反应 活性相似的很多羟基;溶解性问题，纤维素很难溶解 在普通的溶剂中。

是等方向的透明的，在再生纤维素中含有未溶解的四氟硼酸酯为催化剂，阳离子开环聚合成3, 6■二-

通过葡萄糖衍生物等低聚糖的阳离子开环聚 合，Nakatsubo等[31]在1996年首次以一种纯化学的 方式人工合成了纤维素：以3, 6■二-邻-苄基■价1>葡 萄糖和1，2, 4■邻特戊酸盐为原料，三苯基碳正离子 邻苄基"2■邻-特戊酰■&:〇■吡喃型葡萄糖，然后除去 保护基团，得到纤维素II晶体，聚合度为19左右。 3.5静电纺丝制备纤维素纳米纤维

Jaeger等[S]在丙酮溶液中静电纺丝制备直径为 16nm — 2mm左右的超细醋酸纤维素纤维。Frey 等[S]用乙二膨硫氰酸盐溶解纤维素纸浆（Sigmacell Type 20)、棉花纸和手术棉球形成8%的溶剂，然后 在30千伏下静电纺丝，得到了超细的纤维素纤维。 赵胜利等[60, 61]在四氢呋喃溶液中静电纺丝制备乙 基氰乙基纤维素超细纤维，纤维直径为250 —750nm 左右，纤维的结晶度随着静电电压变化，当电压为 50千伏时结晶度最大。Ma等[62]以溶解于丙醉二 甲基甲酰胺三氟乙烯(3: 1: 1)的0■ 16g/ml的醋酸纤 维素静电纺丝制备超细、高亲合力膜，超细纤维直径 为200nm—1mm之间，然后再生制备成再生纤维素 超细膜，可以用于过滤水和生化制品。Uppal和 Ramaswamy[63]在N-甲基吗卩啉V-氧化物/N-甲基吡咯 烷酮/水的混合溶剂中溶解a纤维素，38 °C、28千伏 电压下静电纺丝制备出直径为80nm左右的纤维素 纤维，其中有一些结成珠状。1(如等[27]用氯化锂/ V，V-二甲基乙酰胺直接溶解纤维素，静电纺丝制 备出直径为150 —500nm左右的超细纤维素丝，考察 了温度、收集器类型和纺纱后处理等的影响。吴晓 辉等[64]把四环素均匀分散在乙基纤维素溶液里，利 用电场纺丝法制备了含有四环素的乙基纤维素超细 纤维，纤维直径为400 —750nm左右，可用于缓释控 释给药系统。

4制备方法讨论

采用化学水解、物理机械法、生物细菌合成、化 学人工合成以及静电纺丝可以制得至少有一维尺度 为1 一100nm的纳米纤维素。其中化学方法可以同 时表面改性纳米纤维素，赋予纳米级纤维素晶体以 新的功能和特性;细菌生物合成时可调控纳米纤维 素的结构、晶形、粒径分布等，容易实现工业化和商 品化;物理机械方法工艺、设备简单，可以同时获得 纳米纤维素和纳米纤维素复合物;人工合成纳米纤 维素最容易调控纳米纤维素的结构、晶形、粒径分布 等;静电纺丝以人工的方法可制备目前最细的纳米 级纤维。

尽管纳米纤维素有许多制备方法，纳米纤维素的制备，但是也有很 多局限:化学方法需要用强酸水解，对反应设备要求 高，回收和处理反应后的残留物困难;生物法制备细 微纤化纳米纤维素需要采用特殊的设备和使用高 压，能量消耗比较高，制备的纳米纤维素粒径分布 宽;人工合成的纤维素分子量小;静电纺丝制备微细 纤维横截面大，横截面分布也很宽。因此研究发展 出新型的简单、绿色、低能耗、快速、高效的制备纳米 纤维素方法刻不容缓。

5纳米纤维素应用

纳米纤维素的杨式模数和张应力比纤维素有指 数级的増加，当纳米纤维素作为工程塑料的増强填 充剂时，在纳米纤维素含量高达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[25]。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。用纳米纤维素做高解析度动 态显示器件的研究[25]，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。纳米 纤维素可以用于人造皮肤、人工血管、神经缝合的保 护盖罩、训练用微手术模型、动物伤口敷料、化妆纸 膜、食品添加剂（成型剂、増稠剂、分散剂、抗溶化 剂)、造纸添加剂(増强剂、品质改善剂、吸附剂）、高 级音响设备振动膜(超级音响、麦克风和耳机的振动 膜）、生物传感器等。纳米纤维在纤维素衍生物制造 和化学改性过程中，相同条件下，完成反应速度快、 耗时少，可用于快速制备特殊性能的纤维素衍生物。 纳米纤维素可用于二、三次原油开采的灌浆材料、硅 酸盐矿石浮选、无纺棉和高吸水纤维织品。日本和 美国均有用纳米纤维素纤维作为膜滤器(无菌装置、 超滤装置、反渗透滤膜等）、绝缘材料、高强度纸杯、 可循环使用的婴儿尿布、仿真人造皮革、食品、涂料 増稠剂、分散剂、强度増强剂、护肤霜、指甲油等化妆 品基质或药物载体。由于它的纤维素纯度高，还可 作为纤维素酶活力测定的底物。

6结语与展望

脚隹素复杂耗时长'成本高、臟物理法制备贱在目前是纤维素化学的主要研究方向。纳米纤维素的制备，由此

物理、生物、化学方法相结合，在纳米尺寸范围 内制备纳米纤维素，采用立体、位向选择性化学法控 制与改性纳米纤维素超分子聚集体的表面;可控结 构设计纳米纤维素晶体超分子的结构、尺寸与形貌， 并采用植物中纤维素晶体、基元原纤的合成与生长 机理，利用自组装的原理制备出稳定的多重样式的 纳米纤维素，开展分子识别与位点识别等自组装过 程机理、多尺度结构效应的形成机理等基础理论性

创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米 材料，是纤维素科学的前沿领域和热点。

作为一种新兴的纳米生物材料，纳米纤维素曰 益受到各界的广泛关注。我国在纳米纤维素这方面 的研究开发尚处于起步阶段。在世界人口増长与耕 地有限的矛盾日益突出、世界石油资源将在今后若 干年内被开采耗尽的情况下，作为一种用途十分广 泛的生物材料，纳米纤维素蕴藏着无限商机和美好 发展前景。预计在不久的将来，纳米纤维素在中国 将会发展成一个大产业。

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