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    東北林業大學陳文帥教授:植物細胞壁納米結構與納米纖維素的化學純化處理結合機械解纖法制備
    2020-06-24  來源:高分子學報

      植物是生命的主要形態之一。經過在地球上漫長的演化,木材等植物材料已成為自然界中儲量最為豐富的天然有機高分子材料。相比于合成高分子材料,植物材料具有原料可再生、蓄積量豐富、成本相對低廉等顯著優勢。植物材料具有多層級結構,在微觀層面由一個個細胞堆砌構筑而成。植物細胞的主體物質存在于細胞壁中,以木材為例,其細胞壁又分為初生壁、次生壁以及胞間層。木材細胞壁主要以纖維素納米纖絲(微纖絲、基元纖絲)—基體(半纖維素、木質素等)復合結構形式存在,這種結構對樹木的性能和功能起到了至關重要的作用。采用化學純化處理結合機械解纖策略,可以將細胞壁內部起支撐作用的納米纖維素解離出來。高長徑比的納米纖維素具有一維納米纖維結構、高結晶度以及優異的力學性能和熱性能,在許多領域均展現出巨大的應用潛力。

      東北林業大學陳文帥教授在專論中首先介紹了植物的多層級結構、細胞特征、細胞壁的生物合成以及細胞壁的納米結構,隨后系統地總結了植物納米纖維素在利用化學純化處理結合機械解纖法制備方面的研究進展。應用化學純化處理可以破除植物細胞壁內的“抗解聚”屏障,將木質素以及絕大部分半纖維素去除。采用不同的機械解纖策略(高強度超聲解纖、高速攪拌解纖、高壓勻質解纖)處理植物纖維素漿,可以制得具有不同解纖程度和結構特征的納米纖維素。最后,對當前植物細胞壁納米結構和納米纖維素機械解纖法制備研究存在的問題,以及今后重點研究方向進行了總結和展望。


      上述工作以特約專論的形式發表于《高分子學報》2020年第6期(高分子學報, 2020, 51(6), 586-597, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2020.20037),通訊作者是陳文帥教授


      原文鏈接:https://doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2020.20037 

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