东华大学团队探究纤维素多孔材料在绝热等领域的应用

纤维素多孔材料（ＣＰＭ）结合了纤维素和多孔材料的优点。一般来说，纤维素 多孔材料的低密度、高比表面积、易化学修饰性和相互连接的多孔结构有利于装载和 释放分子客体。这些特性赋予多孔纤维素材料在能量储存和转化、催化剂载体、吸附 、分离和生物材料等方面的重要技术意义。由于结构和功能的多样性、易于获得和可 再生性，功能性纤维素多孔材料近年来引起了人们的极大关注。 近日，在东华大学隋晓锋教授和荷兰特文特大学Ｇ． Ｊｕｌｉｕｓ Ｖａｎｃ ｓｏ教授团队等人带领下，一直在积极探索ＣＰＭ的多方面应用。团队报道了这些材 料的设计、制备、表征和在油水分离、重金属吸附、隔热、催化剂载体、电磁干扰屏 蔽、热电材料、抗菌材料和伤口愈合等方面的应用。在此，将重点介绍环境、能源和 健康等三个主要应用领域的最新进展。同时也讨论了目前阻碍功能性ＣＰＭ应用的挑 战、可能的解决方案以及未来的前景。在介绍了ＣＰＭ的重要性之后，首先对其制备 进行了简要概述。随后，重点介绍了它们在环境方面的应用，包括污染物吸附、油水 分离、作为环保催化剂载体、电磁屏蔽和二氧化碳捕获等。然后对超级电容器、离子 电池和绝热材料在能源中的应用进行了综述。无毒是生物材料的关键，也是纤维素的 先天优势。因此，还考虑将其用于医疗保健，如伤口敷料、细胞培养支架、药物传递 和压力传感器。该成果以题为 “Ｍｕｌｔｉｆａｃｅｔｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉ ｏｎｓ ｏｆ ｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｅｎｅｒｇｙ， ａｎｄ ｈｅａｌｔｈ”发表在了 Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙ． Ｓｃｉ．上。 纤维素资源丰富、环境友好、可生物降解。这在一定程度上证明了目前人们对Ｃ ＰＭ迅速增长的兴趣，将这类材料推向了生物聚合物研究和相关技术转变的前沿。然 而，获得功能化ＣＰＭ的复杂制备过程为大批量应用带来了挑战。虽然在某些情况下 ，生物基微孔纤维素的机械性能足够高，但仍无法与其合成的商业同类材料的性能相 媲美。ＣＰＭ的环境应用具有明显的优势，但与相同功能的合成平台相比，由于成本 较高，仍未得到充分的利用。在储能、电池、隔热等高性能能源应用中，它们也是一 个非常好的选择，成本劣势并不严重。ＣＰＭ在体外生物材料领域已经得到了广泛的 研究，但由于其有限的生物降解性，在体内使用的ＣＰＭ的研究受到了阻碍。化学修 饰或物理杂交的新方法为开发独特的功能性ＣＰＭ生物材料带来了新的机遇。目前， 制备ＣＰＭ最有效的方法是冷冻干燥和超临界流体干燥。由于方法上的限制，这一路 径的ＣＰＭ无法大规模制备，限制了其目前的使用，阻碍了技术的发展。为实现规模 化利用，需要努力建立常温常压干燥方法。该领域正在迅速发展，随着对生物基材料 和环境友好型技术的需求不断增长，在未来几十年，该领域会继续发展。 [19] \t