【摘 要】
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随着国家环保力度的不断增强,公民环保意识的逐渐觉醒,众多污染企业面临整改、倒闭。现在人们越来越追求绿色环保,可持续化,而纤维素就是一种可持续性生态友好性的物质。纤维素是地球上已知的最丰富的天然高分子,纤维素纤维是将天然纤维素(如:各种木材,秸秆,草料等)进一步处理后得到的一种纤维素材料,即纤维素纤维,其具有成本低、可再生和可生物降解等优点。因此木浆纤维素已经被广泛应用,如生物医药、光学材料,锂电池
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.21764001,21364001); 江西省优势科技创新团队项目(No.20153BCB24001);
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随着国家环保力度的不断增强,公民环保意识的逐渐觉醒,众多污染企业面临整改、倒闭。现在人们越来越追求绿色环保,可持续化,而纤维素就是一种可持续性生态友好性的物质。纤维素是地球上已知的最丰富的天然高分子,纤维素纤维是将天然纤维素(如:各种木材,秸秆,草料等)进一步处理后得到的一种纤维素材料,即纤维素纤维,其具有成本低、可再生和可生物降解等优点。因此木浆纤维素已经被广泛应用,如生物医药、光学材料,锂电池隔膜等。本论文基于绿色环保、可持续化的研究理念,对木浆纤维素的制备及应用展开研究工作,将其与银纳米线、石墨纳米片等混合,探究其在阻气、热疗等领域的应用。具体的研究内容主要包括以下三个部分:一:无化学品球磨制备高强度纤维素阻隔纸。已有报道的高强度纤维素纸在制造过程中通常需要使用化学药品,并不利于可持续化发展。在本章中,将直接购买的木浆纸板先进行粉碎机粉碎,然后通过在水中进行简单的球磨,无需使用任何化学品即可制备出坚韧的纤维素纸。经球磨60 min得到的纤维素纸表现出约90 MPa的拉伸强度,并伴有韧性断裂。更重要的是,纤维素纸的氧气渗透率非常低,比合成阻隔聚合物低两个数量级。结合低成本,绿色环保等优势,纤维素纸作为气体阻隔材料极具竞争力。二:高强度纤维素纸负载表面互锁银纳米线。将生态友好且低成本的高强度纤维素纸作为柔性衬底,表面负载银纳米线(Ag NW)以制备柔性加热器。Ag NWs被纤维素部分覆盖,无需任何后处理,即与衬底形成表面互锁结构。结果表明,所得到的柔性加热器在剧烈的机械弯曲条件下工作良好,不会损失电热性能。此外,由于其低电阻,柔性加热器在4 V的低压下可在10 s内达到80℃左右。柔性加热器在涉及弯曲表面的热疗和除霜等加热应用中具有巨大的潜力。三:球磨制备纤维素复合纸及其低压柔性电热性能。将生态友好型的纤维素和石墨纳米片(GNP)在水中进行共混球磨,制备高导电性和耐用性的复合柔性加热器。纤维素基体中相互连接的GNP在20 wt%的负载量即可达到66.5 S/cm的高电导率。同时,由于原始纤维素微纤维在球磨期间的分解,形成了纤维素纳米纤维,所以制得的纤维素复合纸表现出优异的机械性能。纤维素复合纸在5 V的低压下达到了76.8℃的饱和温度,并且在剧烈弯曲的情况下也能很好地工作而不损失加热效率。纤维素复合纸在低压柔性加热应用中具有巨大的潜力。
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