陈克复院士团队纳米纤维素方面最新研究成果

　　陈克复院士，著名制浆造纸工程专家。长期从事轻工、制浆造纸工程的科研和教学工作，2003年当选中国工程院院士，是造纸领域首位院士。中国轻工业联合会特邀副会长，中国造纸协会副理事长，华南理工大学轻工技术与工程学科带头人，全国模范教师。因对制浆造纸工业清洁生产与节能减排技术研究及推广的贡献，多次获得国家级和省部级科技奖励荣誉，包括国家科技进步一等奖1项、科技进步二等奖1项、技术发明二等奖1项，省部级一等奖2项，中国专利优秀奖2项，何梁何利创新奖1项。带领团队在制浆造纸清洁生产关键技术及装备方面取得了一系列重大突破，研发、普及、推广和应用制浆造纸的创新技术理论，促使我国造纸行业清洁生产水平达到国际领先水平，极大地推动了我国造纸工业技术进步和绿色发展。

　　1. ACS Applied Materials & Interfaces：银纳米颗粒嵌入复合纳米纸具有显著的热导率增强（期刊封面论文）

　　如今，现代电子设备向便携、更薄、更轻甚至可折叠的方向快速发展，对其内部电子元件在集成化、小型化和高功率密度化方面提出了更高的要求。有效耗散热量已成为便携式电子设备的新兴需求，因为当设备在实际条件下运行时，热效应会降低其性能。因此，热管理材料由于其良好的热导率在这种情况下发挥着至关重要的作用。然而，大规模生产具有高热导率、良好的柔韧性和机械结构的热管理材料用于商业应用仍然是一个巨大的挑战。

　　在这项工作中，通过简单的真空过滤技术制备了用于热管理应用的分层结构复合纳米纸，其中具有高导热性的银纳米颗粒（AgNPs）通过典型且高效的银镜反应稳定地原位预锚定在二醛纳米原纤化纤维素（DANFC）的表面上。其中，DANFC 是通过纤维素纤维的原纤化和进一步高碘酸盐氧化制备的。将醛基引入 NFC 表面，用作还原剂和稳定剂，将银离子原位还原为 AgNPs。然后将 AgNPs 包覆的 DANFC（DANFC/Ag）用于制备一系列复合纳米纸，结果发现 AgNPs 可以通过羧基和 AgNPs 之间的特定界面相互作用稳定地原位还原在DANFC表面。所设计的仅含有1.9 vol% Ag的 DANFC/Ag 纳米纸的TC是纯 NFC 纳米纸的5.35倍。本研究表明 DANFC/Ag 复合纳米纸作为制备高导热材料的可再生候选材料具有重要作用，这将进一步拓宽 DANFC/Ag 复合纳米纸作为热管理材料在便携式电子设备中的应用。

　　原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c08894

　　2. Chemical Engineering Journal：用于多功能应变传感器的超轻、柔性和导电银纳米线/纳米纤维素气凝胶

　　随着对智能电子设备的需求不断增加，迫切需要新型灵活便携的传感设备来捕捉压力的细微变化。特别是，可穿戴应变/压力传感器具有巨大的技术潜力，因为它们可以用于人体活动监测、电子皮肤、人机交互、智能交通系统等。虽然各种传感器和潜在应用已经被报道，但系统设计、理论建模和制造的关联机制仍在开发中，这对于实际应用的改进至关重要。此外，合理有效的策略来设计具有高灵敏度、低检测限、快速响应和优异传感耐久性的应变/压力传感器仍然是一个巨大的挑战。

　　在此，提出了一种简单的策略来设计基于银纳米线（AgNWs）/纳米纤维素（NFC）气凝胶的多功能压阻传感器。为了实现这一点， AgNWs 和 NFC 通过单向冷冻浇铸和热退火技术的结合进行了共同组装。均匀有序导电的 AgNWs 微通道与冰晶的生长同时形成。此外，通过热焊接技术构造的3D互连 AgNWs 嵌入 NFC 气凝胶中，使复合气凝胶具有良好的机械稳定性和导电性。所制备的导电气凝胶可以作为具有高灵敏度和稳定性的多功能压阻传感器。随后，分析了包括向内形变和向外形变在内的不同传感机制，并讨论了基于 SNA 的压阻传感器在实时检测人体运动和呼吸、语音监控和识别、车辆速度和负载等方面的不同应用。所提出的策略为设计和制造下一代多功能应变传感器开辟了新的可能性，使该技术更接近商业化。

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130565

　　3. ACS Applied Materials & Interfaces：具有波浪层和跳板弹性支撑结构的机械柔性碳气凝胶

　　频繁的石油、有机溶剂泄漏以及工业含油废水排放的增加，都会造成水污染、生态系统失衡和许多自然灾害。全球对油污净化的需求需要开发低成本、高效率、可靠且灵活的材料和技术。在众多的材料和技术中，吸附剂由于操作简单、回收效率高等优点，被认为是油污净化极具前景的候选材料。

　　本研究提出了一种新策略来有效地制造3D弹性还原氧化石墨烯（RGO）交联碳气凝胶。值得注意的是，从植物纸浆中分离出的纤维素纳米晶体(CNCs)，以植物纸浆过程中的工业副产品预水解液（PHL）作为粘合促进剂，实现碳气凝胶强度和柔韧性的增强。具有跳板弹性支撑微结构的波浪状碳层的形成能够实现机械拉伸和收缩，并避免压缩过程中的界面塌陷。得益于独特的波浪层结构和强相互作用，碳气凝胶表现出超轻（4.98mg·cm^–3）、超压缩（承受95%的极端应变）和超弹性（在50%的应变下500次循环后保持约100%的高度）的优势。特别是碳气凝胶可以选择性、快速地吸附各种油性污染物，表现出较高的油/有机溶剂吸收能力（对四氯化碳可达276g·g^–1）和良好的可回收性。这种功能化碳气凝胶在石油净化和污染修复方面具有广阔的潜力。

　　原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c02394

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