一种基于微流控芯片的纳米微晶纤维素制备
方法
纳米微晶纤维素是一种具有广泛应用前景的纳米材料，它在医学、环境保护和
能源领域等多个领域都具有重要的应用价值。为了高效、可控地制备纳米微晶纤维素，研究人员提出了一种基于微流控芯片的制备方法。
该方法的核心是利用微流控芯片的特殊结构和流体力学效应来实现纳米微晶纤
维素的制备。首先，将含有纤维素源材料的溶液注入微流控芯片的进料通道中。微流控芯片中的微型通道和微型阀门能够精确控制溶液的流动速度和分布。接下来，通过微流控芯片中的纳米孔滤器，将溶液中的纤维素源材料分离成微小尺寸的纤维素晶体颗粒。这些纤维素晶体颗粒具有较小的尺寸和高度纯度，并且能够实现自动分离和收集。
该方法相比传统的纳米微晶纤维素制备方法具有多个优势。首先，微流控芯片
具有高度集成的特点，能够提高纳米纤维素的制备效率和产量。其次，利用微流控芯片的连续流动式工作模式，能够实现纤维素晶体颗粒的连续制备和快速收集。此外，微流控芯片还能够精确控制流体的温度、pH值和浓度等参数，从而对纳米微
晶纤维素的制备过程进行优化和控制。
基于微流控芯片的纳米微晶纤维素制备方法在实际应用中具有广泛的发展前景。通过调控微流控芯片的结构和参数，可以实现对纳米微晶纤维素的形状、尺寸和分布的精确控制。此外，该方法还可以通过调节纤维素源材料的化学组成和浓度，扩展制备纳米纤维素的材料范围。因此，基于微流控芯片的纳米微晶纤维素制备方法有望为纳米材料的研究和应用领域带来重要的突破和进展。
浅析纳米纤维素的制备方法 摘要：纳米纤维素是一种可降解、可再生、高强度、高模量材料，作为增强 相在热塑性塑料改性领域有着巨大的应用潜力，纳米纤维素的制备进行分析与研究。 关键词：纳米纤维素；制备；方法 前言 纤维素是一种分子刚性大且不溶于水的天然高分子，通常与植物细胞壁上的 木质素与半纤维素相结合，是维持植物细胞壁结构的一种重要物质。由于纳米纤 维素具有高强度以及高模量的特点，因此，能够作为增强相应用于聚合物的增强 改性。而纳米纤维素本身表现出高亲水性，使得其最初多应用于水溶性聚合物的 增强改性。随着人们对纳米纤维素认识的不断加深以及对其应用的期待不断提升，纳米纤维素作为热塑性塑料的一种增强相越来越得到研究人员的重视。 1机械法 机械法主要是通过强烈物理剪切力使得纤维素去纤化，然后分离出纳米纤维 素纤维（CNF），见图1。常用的机械处理方法有高压均质法、研磨法、球磨法、 蒸汽爆破法等。第一种方法是使用离子液体([Bmim]Cl)对甘蔗渣进行预处理，将 预处理过的甘蔗渣纤维素在高压均质机中循环处理 30 次，成功分离出纳米纤维素；第二种方法：在常温常压下，以膨润过的软木浆为原料，通过球磨的方法制 备出了平均直径小于 100nm 的纳米纤维素。实验过程采用了控制变量的方法， 探究了各因素对纳米纤维素制备的影响规律。结果表明，球磨球的大小对最终纳 米纤维素的形态和尺寸影响很大；第三种：以未漂白的甘蔗渣为原料，经木聚糖 酶和冷碱预处理，去除部分半纤维素，将部分纤维素 I 转化为纤维素 II。通过 超微粉碎和高压均质，得到了纤维素纳米纤维。同时发现，木聚糖酶预处理可以 改善纳米纤维在机械处理过程中的分散性，同时提高其结晶度。随着碱浓度的增加，晶体结构改变，这对其热稳定性会产生影响。
微流控制备微球 微流控技术，即微流体学，是一种应用于极小尺度的流体控制技术，可以通过微型管道对微小流体进行精准的操控和处理。它具有高效、可控、经济、实用等优点，在微小领域内取得了广泛应用，为纳米科技的发展提供了强大的支持。 在微流控技术中，微球是一种常见的制备和应用对象。微球是指直径在微米至毫米之间的球形微粒，有时也称为微珠。由于它们具有较大的比表面积和良好的可分散性，可以在广泛的领域内应用，如微流控芯片、光学成像、药物传输、化学反应等。 微球的制备是微流控技术的重要应用之一，制备方法有许多种，包括溶胶-凝胶法、沉淀法、乳液法、光化学合成法等。其中，微流控技术制备微球具有高效、可控、高质量等优点。 微流控制备微球的原理是通过微通道流控实现材料均匀混合，然后在微通道中形成液滴或气泡，再通过控制液滴或气泡的大小和频率，使半固态材料在液滴或气泡表面凝胶，最后通过凝固和分散处理，生成具有一定形状和尺寸的微球。 制备微球的前置步骤是选择合适的材料和添加剂，如下列例子所示： 一种以聚丙烯酸钠（NaAA）为阴离子单体、丙烯酰胺（AM）为共聚体、N，N-二甲基乙酰胺（DMF）为助剂、过氧化氢（H2O2）为引发剂，利用微流控技术制备的稳定性较好的阳离子交联聚丙烯酸纳米微球。 制备微球的过程也需要进行复杂的操作和控制，如下列例子所示： 利用多层微流控芯片制备直径15~35μm的蓝色、红色和黄色聚苯乙烯微球，通过流量控制器和高压泵控制流速和粘度，通过强制液晶流混合、通过热聚合、冷凝固生成微球、表面包覆等步骤制备出微球。 微球的应用领域广泛，如生物医学、材料科学、能源科学等。在生物医学方面，微球可以用于药物传输、肿瘤治疗等。在材料科学方面，微球可以用于制备新型材料、染料、涂层等。在能源科学方面，微球可以用于制备新型电极材料、传感器等。 引用文献： [1] 贺立强, 唐庆华, 等. 微流控制备微球研究进展[J]. 化学进展, 2019,31(02): 135-141. [2] Chen C, Tang Y, Shi J, et al. Microfluidic-based synthesis of micro/nano-sized materials[J]. Chemical Society Reviews, 2015,44(11): 2981-3014.
纸基微流控芯片的应用及制备方法研究 进展 摘要：纸基微流控芯片作为一种新型微型检测平台，由于其制备简单，以滤纸为基底材料在环境中可 降解吸收、原料廉价易得、便捷性高、样品消耗量少、无需流体驱动装置，在医疗检测、环境监测、食品安 全检测等领域拥有非常广阔的应用前景。本综述对纸基微流控芯片的制备方法做论述。 关键词：纸；纸基微流控芯片；制备方法 纸作为大自然中普遍存在的一种纤维素材料，因其廉价易得、方便处理且实 用性强而被广泛地应用于现代社会的众多领域。此外，由于其具有良好的柔韧性、可变形性、生物可降解性等优点，被用作柔性“绿色电子”材料，在环境监测、 食品检测、药品检测等领域有着比较理想的商业化前景。还有用纸基材料制备的 一些电子器件，如传感器和微流控元器件等，说明了纸基材料的应用广泛性。 以纸（如滤纸、层析纸或类似纸的薄层纤维）为芯片基体，通过对其进行折 叠剪裁或者化学改性等方式，在纸上加工出具有亲/疏水区域的微通道，从而构 建出试剂加载区域和检测区域，实现对微量样品的一种新型微流体分析检测。相 比于传统的聚合物微芯片和玻璃微芯片，μPADs质轻、易制作、易操作、易携带 且成本低、便于存放，此外，还具有生物相容性好、毛细管作用强、无动力运输 等优点，在医疗诊断、环境监测和食品质量检测等方面具有潜在的应用前景。 1 纸基微流控芯片概述 纸基微流控芯片是一种无需外力驱动，根据纸基底本身的毛细效应进行驱动 的一种便携式纸基分析设备。纸基微流控芯片的制备最早可追溯到1949年，Muller和Clegg等人首次利用压印的方法将石蜡以特定的图案印刷在滤纸上，制 备了一种亲疏水相间的设备，液体可在滤纸上沿特定通道流动，这一想法为纸基 微流控芯片的制备提供了思路。到目前为止，许多纸基微流控芯片的制备方法， 仍然是利用石蜡在滤纸上形成特定疏水屏障。直到2007年，Whitesides小组提
南京林业大学 课程设计报告 题目：纤维素纳米晶的制备与性能 学院：理学院 专业：材料化学 学号：101103227 学生姓名：朱一帆 指导教师：郭斌 职称：副教授 二0一三年十二月三十日
摘要 纤维素是自然界中最丰富的天然高分子聚合物之一，不仅是植物纤维原料主要的化学成分，也是纸浆和纸张最主要、最基本的化学成分。由于其天然性和生物可降解性，在现在能源缺乏的时代，纤维素有很大的发展空间。纳米纤维素是直径小于100nm 的超微细纤维，也是纤维素的最小物理结构单元元；与非纳米纤维素相比，纳米纤维素具有许多优良特性，如高结晶度、高纯度、高杨氏模量、高强度、高亲水性、超精细结构和高透明性等，加之具有天然纤维素轻质、可降解、生物相容及可再生等特性，其在造纸、建筑、汽车、食品、化妆品、电子产品、医学等领域有巨大的潜在应用前景。 本文介绍了纳米纤维素晶体(NCC)及其一些制备方法、性质、研究现状和应用，展望了NCC作为一种纳米材料的美好前景，是21世纪可持续发展研究的重要课题。 关键词：纳米纤维素晶体；制备方法；性质；应用
Abstract Cellulose is one of the nature's most abundant natural polymers，not only the main chemical components of the plant fiber materials , pulp and paper but also the most important and basic chemical composition of the pulp and paper. Due to its natural and biodegradable cellulose has much room for development in the era of the lack of energy. Nano-cellulose is ultra-fine fibers of less than 100 nm in diameter, the smallest physical structure of the cellulose unit Dollar；compared with non-nano-cellulose, nano-cellulose has many excellent characteristics such as high crystallinity, high purity, high Young's modulus, high strength, high hydrophilicity, the hyperfine structure, and high transparency, https://www.doczj.com/doc/7f19331503.html,bined with the characteristics of natural cellulose lightweight, biodegradable, biocompatible and renewable, so it has huge potential applications in the field of paper, construction, automotive, food, cosmetics, electronic products and medical. This article describes what's the NCC and some preparation methods, nature, current research and applications. And looking up theNCC as a prospect of a better future nanomaterials. This research is an important issue for sustainable development in the 21st century. Key words: Nanocrystallinecellulose; preparation methods; properties;applications
纳米纤维素合成方法及其在复合材料领域的应用论文 纳米纤维素包含纳米纤维素晶体、纳米纤维素纤维和细菌纳米纤维素 3 种类型。由于其具有高强度、大比外表积、高透明性等优良性能，成为目前纳米材料领域研究的热点。本文综述了近年来国内外纳米纤维素的主要制备方法，并对纳米纤维素在复合材料领域中的应用研究进展了总结。 纳米纤维素；制备；纳米复合材料；应用。 Abstract: There are three types of nano cellulose: nano crystalline cellulose,nano cellulose fiber and bacterial nano cellulose. Due to itshigh strength,high specific surface area,high transparency and other excellent properties,nano cellulose bees one of the hotspots in ma-terial research field. This paper reviewed the recent progress in its preparation methods,and its application in the field of posite materi-als. Key words: nano cellulose; preparation; nano posite materials; application. 纤维素（ Cellulose）是一种天然高分子化合物，已经成为人类社会不可或缺的重要资源。纤维素主要植物（如棉、麻、木、竹等） ,与合成高分子材料相比，具有可再生、可降解、本钱低廉、储量丰富等优点。纳米纤维素（ Nano Cellulose,NC）是指直径在1 ~100 nm,具有一定长径比，化学成分为纤维素的纳米高分子材料。纳米纤维素不仅具有天然纤维素可再生、可生物降解等特性，还具有大比外表积、高亲水性、高透明性、高强度、高杨氏模量、低热膨胀系数等优点，为其形成各种功能性复合材料提供了
纳米纤维素的制备研究 作者：沈爱平 来源：《科技视界》 2014年第36期 沈爱平 （黄冈职业技术学院，湖北黄冈 438002） 【摘要】纳米纤维素主要来自于植物，作为一种新型的生物材料，由于其特殊的尺寸结构、力学性能和光学性能，在诸多领域得到广泛应用，受到科研工作者的青睐，成为未来纤维 素研究的热点。本文简要综述了纳米纤维素的制备方法，讨论了各种制备方法的优点和缺点， 指出了纳米纤维素的主要研究基础和制备方法，以及未来发展方向。 【关键词】纳米纤维素；制备；应用 0 引言 随着社会经济的不断发展，不可再生资源日益匮乏，环境污染等问题日益突出，可再生资 源在科学、医药、能源、卫生等领域的应用越来越受到重视，纤维素随之走进大家的视野。纤 维素的主要来源是植物，由植物通过光合作用合成，是广泛存在于自然界中的，可降解无污染 的天然高分子材料，另外特定的细菌、真菌及动物等也可以生产纤维素，主要用于造纸、食品、医药等生产部门。纳米纤维素（Nanocellulose）由于具有较高的比表面积、杨氏模量、及抗拉强度和分散性能等一系列独特的性质，在纳米精细化工、纳米复合材料、电子产业和新能源等 领域中得到越来越广泛的应用，也成为近年来国内外科学家竞相开展的研究项目。利用纳米纤 维素强度高、热膨胀系数低、透过光率高等特性可以开发出柔性显示屏、精密光学器件配件等 新产品，在生物医疗、生物影像、纳米复合材料、气体阻隔薄膜以及透明的光学功能性材料方 面显示了巨大的应用潜能[1]。国际上的科研人员已对纳米纤维素进行了几十年的系统研究，而我国的科研工作者尽管也对纳米纤维素进行了一些研究，但尚处于起步阶段，纳米纤维素的制 备主要包括化学法、物理法、生物合成法及人工合成等，本文主要介绍了化学法、物理法、生 物合成法制备纳米纤维素，并对其优缺点进行了简要介绍。 1 纳米纤维素的常用制备方法 １．１化学法制备纳米纤维素 化学方法制备纳米纤维素的同时可以对纳米纤维素实现表面改性，改变纳米纤维素的表面 特性，赋予其新的功能和特性，化学法制备纳米纤维素的常用方法包括无机酸水解法和纤维素 酶水解法。（1）无机酸水解法。利用强酸实现纤维素的水解，通过采用超声预处理等方式提高产品得率，缩短反应时间。水解过程中的温度、反应时间、强酸的种类和浓度、植物纤维素的 用量等均会影响纳米纤维素的性质，该法会产生大量的废酸和杂质，并消耗大量的水和动力资源。（2）纤维素酶水解法，即利用选择性较强的纤维素酶去除无定形的纤维素而剩下部分纤维素晶体，该法工艺条件温和、专一性强。纤维素预处理常用的方法有稀酸法、无机溶剂法、爆 破法等。化学法制备纳米纤维素对反应设备要求高，要求设备能够耐受强酸，另外对反应后的 残留物进行回收和处理比较困难。 孟围等[2]用超声辅助硫酸水解芦苇浆制备纳米纤维素，通过优化超声时间加强硫酸水解芦苇浆制备纳米纤维素，研究结果表明超声辅助预处理可以提高纳米纤维素得率，超声预处理 30min时芦苇浆纳米纤维素得率最高。
纳米微晶纤维素的制备与表征 张恒;高洪坤;王哲;林洺岑;宋长生;朱晓龙 【摘要】本文用硫酸水解微晶纤维素来制备纳米纤维素(nanocrystalline cellulose,以下简称为NCC).通过正交试验方法确定了硫酸水解法制备纳米纤维素的最佳反应条件,并通过粒径分析、XRD(X-ray diffraction)衍射、红外光谱(infrared spectroscopy,简称为IR)分析和扫描电镜分析对所制备的纳米纤维素进行了表征.对纳米纤维素粒径大小的影响因素中最主要的是硫酸浓度,其次是水解时间,最后是反应温度,最佳反应条件为硫酸浓度60％,反应时间2.5h,反应温度45℃;纳米纤维素的平均粒径为187 nm,粒径分布系数PDI为0.394;通过XRD衍射和红外光谱分析,可以看出纤维素的特征和晶体结构未发生明显变化. 【期刊名称】《首都师范大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2018(039)004 【总页数】5页(P31-35) 【关键词】硫酸水解法;微晶纤维素;纳米纤维素 【作者】张恒;高洪坤;王哲;林洺岑;宋长生;朱晓龙 【作者单位】青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛266042;青岛市生态化工省部共建国家重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学海洋科学与生物工程学院,山东青岛266042
【正文语种】中文 【中图分类】TQ352.2 0 前言 纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的天然可再生资源.纤维素化学与工业始于一百六十多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主 要研究对象.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[1]. 纳米纤维素是直径小于100 nm 的超微细纤维，也是纤维素的最小物理结构单元[2].与非纳米纤维素相比，纳米纤维素具有许多优良特性，如高结晶度、高纯度、 高杨氏模量、高强度、高亲水性、超精细结构和高透明性等，加之具有天然纤维素轻质、可降解、生物相容及可再生等特性，其在造纸、建筑、汽车、食品、化妆品、电子产品、医学等领域有巨大的潜在应用前景[3-4]. 通常情况下，纳米纤维素的制备方法有物理法和化学法[5-6].微纤化纤维素通常是 通过高压机械处理天然纤维素，得到的新型高度润胀的胶体状NCC，又称之为MFC[7].机械法制备的MFC，环境污染小，但采用机械法也有其弊端：制备的MFC粒径分布宽，且由于制备设备特殊，能量消耗较高，所以该方法目前应用较少.常见的机械制备法指的是高压均质法和化学机械法. 目前制备纳米纤维素的主要方法是化学酸水解法，使用一定浓度的硫酸或者硫酸和盐酸的复合酸，在一定温度和时间条件下，发生酸水解反应，糖苷键断裂，降解掉纤维素无定形区，保留纤维素晶体[8]
基于微流控技术的生物芯片研究进展随着生物技术的不断发展，越来越多的生物实验需要在微小的 液滴或纳升级的体积下完成。微流控技术便是为满足这些需求而 诞生的。微流控技术是一种现代化的生物芯片技术，利用微型化 加工技术，将一些微小的结构与生物分析技术相结合，将液体样 品输送、液体的混合、分离、制备等操作制成微型芯片。基于微 流控技术的生物芯片已经成为生物实验的重要工具，具有操作简便、分析快捷、样品量小等优点，被广泛应用于生物医学、生命 科学、食品检测、环境检测等领域。 一、微流控技术的研究背景 微流控技术最早使用于微机电系统（MEMS）的研究中，旨在 利用微机电技术制造出微小器件。随着生物和化学分析技术的迅 速发展，研究人员逐渐发现，将微机电技术和生物技术结合起来，可以使样品从基础研究到临床应用的全部领域发生变化。 二、微流控技术的原理
微流控技术利用小微结构的优越性，将样品的流动和混合、反 应与检测等过程微型化，整合成极小的芯片结构，从而达到最小 化试剂、高灵敏度和快速检测的目的。微流控技术主要包括流控 受控、制备和检测三个方面，其中流控受控是利用微小化结构的 灵活性以及流体的特性、力学原理等，对样品进行液体输送、混合、分离、反应等处理；样品制备则包括样品分离、富集、预处 理等过程；而检测则需要将样品信号转换成电信号，最后通过检 测设备进行信号分析处理。 三、微流控技术的研究进展 1. 微流控生物芯片在生命科学中的应用 微流控生物芯片在生命科学领域中被广泛应用，包括：细胞处理、单细胞分析、遗传分析、蛋白质分析、酶动力学等。如细胞 处理中，微流控技术可以完成单个细胞的捕获、破碎、提取等操作，获得具有生物学重要性的单个细胞的信息；在单细胞分析领域，微流控技术可以通过微小通道将单个细胞孤立出来、富集和 累积蛋白质或核酸信息，得到更精确的数据结果；在遗传分析方面，利用微流控技术可以完成单个基因的扩增、自动测序等操作，从而获得快速、准确、高通量的基因分析数据。
微流控芯片的加工方法 微流控芯片是一种在微米尺度上控制流体的装置，广泛应用于生物医学、化学分析、环境监测等领域。微流控芯片的加工方法对于芯片性能和功能的实现至关重要。本文将介绍微流控芯片的加工方法，包括芯片制备、微流控通道的加工及封装工艺等方面。 一、芯片制备 微流控芯片一般采用聚合物材料作为基片，常见的材料有聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚酯（PET）等。芯片制备的第一步是准备基片，通常使用光刻技术将芯片的几何结构图案化于硅片上。然后，通过浸泡法或切割法，将芯片的几何结构转移到聚合物基片上。 二、微流控通道的加工 微流控芯片的核心部分是微流控通道，它可以实现液体的精确控制和操纵。微流控通道的加工方法有多种，常用的方法包括光刻、热压、激光加工等。其中，光刻是一种常见的加工方法，通过光刻胶的选择和光刻机的操作，可以在聚合物基片上形成所需的微流控通道结构。热压是另一种常用的加工方法，通过热压机将两个聚合物基片压合在一起，形成微流控通道。激光加工则是一种非接触的加工方法，通过激光束的聚焦和控制，直接在聚合物基片上刻蚀出微流控通道。 三、封装工艺
微流控芯片的封装工艺是保护芯片结构和通道，并连接进样口和出样口的关键步骤。常见的封装方法有粘贴封装和热压封装两种。粘贴封装是将芯片与配套的封装基片粘合在一起，形成封装空间，然后通过胶水或粘合剂将芯片封装在基片中。热压封装则是将芯片与封装基片一起放入热压机中，通过加热和压力作用，将芯片与基片牢固地封装在一起。 四、其他工艺 除了上述的芯片制备、微流控通道加工和封装工艺外，微流控芯片的加工还涉及到其他一些工艺步骤。例如，微流控芯片中常常需要进行离子注入、电镀、涂覆等工艺，以增强芯片的性能和功能。离子注入可以改变芯片材料的导电性能，电镀可以增加芯片通道的导电性和耐腐蚀性，涂覆则可以改变芯片表面的润湿性和化学性质。 微流控芯片的加工方法包括芯片制备、微流控通道的加工以及封装工艺等多个步骤。通过合理选择加工方法，并结合其他工艺，可以实现微流控芯片的高性能和多功能。微流控芯片的加工方法不仅仅是简单的制造过程，更是对于微流控芯片性能和功能的关键影响因素，因此在加工过程中需要严格控制每个步骤的质量和精度，以确保芯片的稳定性和可靠性。
硫酸水解微晶纤维制备纳米纤维素及其性能表征* 通过硫酸水解和超声结合的方法，把微晶纤维素制备成纳米纤维素，采用56%的硫酸把微晶纤维素在40℃水浴水解1h，再用80%的功率超声3h，制得的纳米纤维素的固含量为1.70%，粒径分布在70nm-1500nm之间，电镜照片下呈棒状。 标签：纳米纤维素；制备；粒径；形貌分析；性能表征 目前，纳米纤维素的原料来源众多，可通过物理、化学、生物等多种方式制成得到[1-2]，文章中纳米纤维素是采用硫酸水解微晶纤维（MCC）的方法制成，微晶纤维素的长度大于1？滋m，它是由纤维素晶须聚集成的，纤维素晶须是纤维素在经过酸解和超声处理后不定形区断裂产生的一种棒状材料，在干燥时纤维素晶须之间的氢键会相互作用使之聚集就形成了微晶纤维素[3-6]。 采用一定量的微晶纤维素缓缓放入浓度为56%的硫酸溶液中，进行热水浴处理，直到微晶纤维刚好全部水解在硫酸中，用离心机进行离心洗涤，得到的溶液装入透析袋中透析2-3天，然后使用超声波破碎仪将纤维素颗粒变小，最后冷冻干燥得到纳米纤维素固体粉末状颗粒，对得出的样品进行粒径分析与形貌分析。研究纳米纤维素的微观特征。 1 实验原料与仪器 1.1 实验原料 MCC（微晶纤维素），柱层析97%（上海金穗生物科技有限公司）；硫酸，分析纯98%（南京化学试剂有限公司）；25L蒸馏水（自制） 1.2 实验仪器 数显三用恒温水箱，HH-600（金坛市国旺实验仪器厂）；离心机，TDL-40B （上海安亭科学仪器厂）；超声破碎仪，BILON-500（上海比郎仪器有限公司）；冷冻干燥机，LGJ-10C（北京四环科学仪器厂）；激光粒度分析仪，Winer2005（济南微纳仪器有限公司）；电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9523A（上海精宏实验设备有限公司）；热场发射扫描电子显微镜，JSM-7600F（日本电子株式会社） 2 制备纳米纤维素步骤 2.1 酸处理 称取4份10gMCC，量取4份100ml的浓度为56%的浓硫酸，将MCC缓缓放入硫酸中，加入MCC的同时要不断震荡锥形瓶中的硫酸，防止MCC在里面结块，导致后面不易水解，然后进行热水浴处理，水浴温度设置为40℃，水浴
纳米微晶纤维素热稳定性的研究进展 王钱钱;朱倩倩;孙建中;许家兴 【摘要】纳米微晶纤维素来自天然高分子聚合物，具有成本低、强度高、轻便等特点，并可循环利用或者生物降解。纳米微晶纤维素研究倍受关注，但纳米微晶纤维素存在一些实用方面的困难。制备过程复杂、热稳定性差等是限制纳米微晶纤维素大规模商业化应用的主要的因素。本文综述了纳米微晶纤维素的热降解机理及其热稳定性影响因素，探讨了提高其热稳定性的途径。%Nanocrystalline cellulose( NCC)isolated from biomass has attracted great attention as a novel nanostructure material due to its low cost,excellent mechanical properties,biodegradability and renewability. However,there are still many challenges that need to be overcome in the application of nanocrystalline cellulose,including large-scale production of nanocrystalline cellulose and improvement of its thermal stability. This paper reviewed the mechanism of nanocrystalline cellulose thermal degradation and summarized the factors which affected its thermal stability. The progress of the methods in improving thermal stability was discussed. 【期刊名称】《生物质化学工程》 【年(卷),期】2014(000)005 【总页数】5页(P47-51) 【关键词】纳米微晶纤维素;热稳定性;磺酸基团 【作者】王钱钱;朱倩倩;孙建中;许家兴
纳米纤维素的制备【纳米纤维素的表征\制备及 应用研究】 1、前言纤维素主要由植物的光合作用合成,是自然 界取之不尽,用之不竭的可再生天然高分子,除了传统的工业应用外,任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、纳米食晶、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]。 1.1 纳米纤维素的特性纳米纤维素是令人惊叹的生物高聚物,具有其它增强相无可比拟的特点:其一,源于光合作用,可安全返回到自然界的碳循环中去;其二,既是天然高分子,又具有非常高的强度,杨式模量和张应力比纤维素有指数级的增加,与无机纤维相近。纳米管是迄今能生产的强度最高的纤维,纳米纤维素的强度约为碳纳米管强度的25％,有取代陶瓷和金属的潜质;其三,比表面积巨大,导致其表面能和活性的增大,产生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应[2]。
1.2 纳米纤维素分类纳米纤维素超分子以其形貌可以分为以下3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。 1. 2.1 纳米纤维素晶体利用强酸水解生物质纤维素,水解掉生物质纤维素分子链中的无定形区,保留结晶区的完整结构,可以制得纳米微晶纤维素。这种晶体长度为10nm～1μm,而横截面尺寸只有5～20nm,长径比约为1～100,并具有较高的强度。若再进一步对纳米微晶纤维素进行强酸水解处理或高强度超声处理,将会得到形态尺寸更加精细的纤维素纳米晶须[3],纳米晶须具有比纳米微晶纤维素更高的比表面积和结晶度,使其在对聚合物增强方面可发挥出更大的作用。 1.2.2 纳米纤维素复合物纳米尺寸的纤维素用于复合物性能增强,归因于纳米纤维索高的杨氏模量和微纤丝的均匀分布。纳米纤维素复合物的强度高,热膨胀系数低,透光率高,环境友好,完全降解,源于可持续性资源,废弃后不伤害环境,同时能够容易处置或堆肥[4]。普通有机聚合物膜片的杨式模量一般在5GPa以下,而纯纳米纤维素胶制成的干膜,其杨氏模量可超越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,如此高的杨式模量是由于纳米级超细纤维丝的高结晶度和纤维之间的强大拉力所造成的。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。 1.2.3 纳米纤维素纤维纳米纤维素纤维是纤维素溶液中
制备导电纤维的方法及其在柔性电子学中的 应用研究 随着柔性电子学技术的不断发展，导电纤维逐渐成为一种备受青睐的柔性电子材料。相比传统的导电材料，导电纤维具有更好的柔性、可撕裂性和可定制性，可以在更多的场合和环境中应用。本文将介绍一些当前流行的制备导电纤维的方法，以及导电纤维在柔性电子学中的应用研究。 一、制备导电纤维的方法 1. 纳米线法 纳米线法是制备导电纤维的一种常用的方法。该方法利用纳米线自身的导电性能，将其组装成纤维，具有制备简单、成本低、生产规模可控等优点。目前有很多纳米线用于制备导电纤维，如金属纳米线、碳纳米管等。其中金属纳米线是常用的材料之一，因为其导电性好，可以用于制备各种导电器件。 2. 拉伸法 拉伸法是将金属或非金属材料以拉伸的方式制备成具有导电性的纤维的方法。例如，用银浆将聚乙烯酸钠涂覆在聚酯纤维上，再在其表面涂覆一层银膜，然后将其拉伸，制备成导电纤维。该方法可以制备出具有较好导电性能的导电纤维，但需要考虑金属与非金属材料的结合和导电性能的影响。 3. 织物法 织物法是将导电材料织成导电织物的方法。例如，将碳纤维导电丝或导电纱织成导电布。织物法可以制备出大面积的导电材料，具有成本低、生产规模可控等优点。 4. 微流控制备法
微流控制备法是将导电材料溶液通过微流控芯片的微细孔道，使其在通道内形 成草图状的导电材料纤维。该方法可以制备出具有高导电性的导电纤维，具有制备精密度高、分布均匀、成本低等优点。 二、导电纤维在柔性电子学中的应用研究 1. 柔性传感器 导电纤维可以用于制备柔性传感器。例如，将导电纤维编织成传感器阵列，可 以检测物体的应变、压力、温度等信息，可用于体验装备、智能家居等领域。此外，导电纤维还可以与聚合物材料结合，制备成柔性材料，用于制备可穿戴设备、肌电传感器等。 2. 柔性显示技术 导电纤维可以用于制备柔性显示器件。例如，将导电纤维制备成纤维晶体管和 发光二极管，可以制备出柔性显示屏幕。导电纤维还可以用于制备透明的导电材料，用于制作触摸屏幕、电容传感器等。 3. 柔性能源技术 导电纤维可以用于制备柔性电池。例如，将碳纳米管导电纤维和聚合物膜结合，制备出柔性电池。导电纤维还可以用于制测柔性太阳能电池等。 4. 柔性机器人技术 导电纤维可以用于制备柔性机器人技术。例如，将导电纤维制备成智能手套， 可以感知人手的运动信息，控制机器人的操作。导电纤维还可以用于制备柔性传动器件，用于制作人体外科手术器械等。 总之，导电纤维在柔性电子学中的应用前景非常广泛。通过制备多样化的导电 纤维，可以实现在不同领域的应用，为柔性电子学的发展提供强大的技术支持。
用于细胞排列的介电泳微流控芯片制备与实验研究 张洋;张晓飞;白国花;方明;谭秋林;熊继军;孙东 【期刊名称】《分析化学》 【年(卷),期】2014(42)11 【摘要】Adielectrophoresis-basedmicrofluidicchipappliedtocellspatterningisdesignedandfabricated, and it demonstrates non-contact and batch manipulation of cells. The microfluidic chip employs a PDMS microchannel and two ITO electrodes, which are designed as a"step" shape. The distribution of electric field caused by the microelectrodes is simulated by finite element simulation software, COMSOL. The position of the maximum intensity of electric field is also determined. The ITO microelectrodes and the PDMS microchannel are fabricated using MEMS fabrication process. After oxygen plasma surface treatment, the PDMS microchannel and glass substrate with the ITO microelectrodes are aligned and bonded to form experimental microfluidic chip. Through DEP experiment with the varying frequencies, DEP response of yeast cells is examined, and the electric field frequency of the both positive and negative DEP responses are confirmed. The results showed that yeast cells in solution conductivity of 60 μS/cm had negative DEP movement at the frequency of 1 kHz to 10 kHz, positive DEP movement at the 500 kHz to 10 MHz, and no DEP movement at the 50 kHz. Under the condition of the sinusoidal potential of 8Vp-p and the electric
新型纳米微流控芯片的制备与应用研究 随着纳米科技的飞速发展，纳米材料、纳米器件等新型纳米技术的应用不断拓 展和完善。作为一种集微流控技术、纳米材料制备技术、芯片技术于一体的新型技术，纳米微流控芯片在生命科学、化学分析、药物筛选等领域具有广泛的应用前景。本文将从新型纳米微流控芯片的制备以及在生物医学领域的应用研究等方面进行探讨。 一、纳米微流控芯片的制备方法 纳米微流控芯片的制备是一项技术含量较高的工作，需要通过微纳加工技术， 制备出具有纳米结构的芯片。一般而言，制备纳米微流控芯片的方法主要包括以下几个步骤： 1.芯片制备。先利用常规的微加工技术在晶片玻璃或硅片上制作出通道结构。 2.表面修饰。通过不同的表面修饰方法，将纳米材料或生物分子等附着在芯片 上的通道结构表面。 3.微流控控制。采用电、磁、声波等方式，控制微流控芯片内流体的流速、流 向等参数，实现对生物分子的筛选、分离等功能。 在制备纳米微流控芯片时，需要综合运用多种技术，对于各项参数的调整，以 及各种生物分子的处理等方面都具有很大的挑战性，因此制备纳米微流控芯片需要高超的技术水平和严格的实验室操作。 二、纳米微流控芯片在生物医学领域的应用研究 纳米微流控芯片是一种集微流控技术、纳米材料制备技术、芯片技术于一体的 新型技术。它的应用领域方兴未艾，和生命科学、化学分析、药物筛选等领域联系密切。现在，我们着重讨论新型纳米微流控芯片在生物医学领域的应用研究。
1.病毒感染研究。 纳米微流控芯片可以通过纳米材料的制备和附着，对生物分子进行高效筛选和分离。在病毒感染研究中，科学家们已经利用纳米微流控芯片和其他技术，成功地对HIV等病毒进行了高效的分离、筛选、分析，为研究病毒性疾病的防治提供了重要的线索。 2.癌症早期诊断。 癌症是世界各国普遍面临的一项重大威胁。许多癌症的早期诊断可以使治疗更为有效，但目前许多癌症的早期诊断方法存在缺陷。纳米微流控芯片通过对体液、血液等样本的高效、快速、精准的分析，可以在癌症早期开展有力的诊断工作。 3.药物筛选。 药物筛选是一项长期而艰巨的工作。现有的药物筛选方法往往不够准确，筛选出来的药物也难以满足临床医学的需要。基于纳米微流控技术和生物芯片技术的新型纳米微流控芯片，具有高通量、低成本、快速泛用等特点，可以在药物筛选方面发挥巨大的作用。 总而言之，新型纳米微流控芯片的制备和应用研究具有极大的发展前景，我们相信这项新技术将在生物医学领域发挥越来越大的作用，为人类健康事业作出重要的贡献。
微流控芯片技术及其应用 微流控芯片技术是一种基于微纳米加工技术制造的微型芯片，能够精确控制微流体在芯片内部的流动。该技术结合了微流体力学、微电子学和生物学等学科，广泛应用于药物筛选、基因分析、细胞分析和生物传感等领域。本文将重点介绍微流控芯片技术的原理、制备方法以及其应用领域。 一、微流控芯片技术的原理与制备方法 微流控芯片技术的核心是利用微纳米加工技术在芯片上制造一系列微小的通道和结构，以便精确控制微流体的流动。其原理基于微流体力学，通过精确调控流体的压力、流速和流量，实现对微流体的精确控制。微流控芯片通常由微流体通道、微阀门、微泵和微混合器等功能单元组成。 微流控芯片的制备方法主要有两种：玻璃基质制备和聚合物基质制备。玻璃基质制备方法包括湿法刻蚀、热压刻蚀和激光加工等，适用于制备微流道尺寸较大的芯片。聚合物基质制备方法则包括胶印、光刻和热熔连接等，适用于制备尺寸较小且需要高精度的芯片。 二、微流控芯片技术的应用领域 1. 药物筛选：微流控芯片技术可以模拟人体的生理环境，实现对药物在体内代谢和毒性的评估。通过微流控芯片，可以高通量地筛选
出具有潜在药效的化合物，加快新药研发的速度。 2. 基因分析：微流控芯片技术可以实现对基因的高通量检测和分析。通过在微流控芯片上构建合适的反应体系和探针，可以实现对DNA 序列、基因表达和基因突变等的快速检测和分析。 3. 细胞分析：微流控芯片技术可以实现对细胞的高通量单细胞分析。通过在芯片上构建微小的细胞培养室和检测通道，可以实现对细胞的培养、分离、操控和检测等操作，为研究细胞的功能和行为提供了有力工具。 4. 生物传感：微流控芯片技术可以实现对生物分子的高灵敏检测。通过在芯片上固定特定的生物分子（如抗体、酶和核酸等），可以实现对目标分子的选择性捕获和灵敏检测，广泛应用于生物传感、环境监测和临床诊断等领域。 5. 化学反应：微流控芯片技术可以实现对化学反应的高效控制和优化。通过在芯片上构建微小的反应室和混合器，可以实现对反应底物的精确控制和混合，提高反应速率和产物纯度，广泛应用于有机合成、催化反应和分析化学等领域。 三、发展趋势与展望 微流控芯片技术是一项具有广阔应用前景的新兴技术。随着微纳米加工技术的不断发展和精密加工能力的提高，微流控芯片的制备工
微流控芯片的设计与制备方法 微流控芯片是一种基于微纳米技术的新型化学分析仪器，它将小体积、高效率、低成本等特点融合于一体，具有广泛的应用前景。本文以微流控芯片的设计与制备方法为主题，探讨其原理、工艺以及未来的发展方向。 一、微流控芯片的原理 微流控芯片是利用微流控技术将工艺传统上需要的大体积液体操作缩小到微米 尺度的化学分析系统。其主要原理是通过微型流道、微阀和微泵等微型器件进行流体控制，实现薄膜分离、反应、检测等过程。由于微流控芯片内部可同时进行多重步骤，具有高通量、高分辨率等优势，因此得到了广泛的应用。 二、微流控芯片的设计方法 微流控芯片的设计尤为重要，设计合理与否直接影响到分析结果的准确性和分 析速度的快慢。一般来说，微流控芯片的设计包括以下几个方面： 1. 流道设计：合理的流道设计是保证芯片内部流体流动均匀和稳定的关键。在 流道设计中考虑到不同的实验需求，如流道的宽度、深度和形状等，可以通过软件模拟和实验验证来确定最佳设计方案。 2. 微泵和微阀设计：微泵和微阀是实现流体控制的重要器件。微泵可以采用各 种方式实现，如压电式、电磁式等，而微阀可以通过微阀切换、电动阀等方式实现。合理的设计可以提高流体的控制精度和稳定性。 3. 材料选择：在微流控芯片的设计中，材料选择直接影响到芯片的整体性能和 可操作性。常用的材料包括玻璃、硅、聚合物等。在选择时需要考虑材料的透光性、生物相容性、耐腐蚀性等。 三、微流控芯片的制备方法
微流控芯片的制备主要包括光刻技术、背吹技术以及与材料的结合等。 1. 光刻技术：光刻技术是一种将图案形状转移到基底表面的技术。通过光刻胶 的涂覆、曝光、显影等步骤，可以制备出具有所需形状的微流控芯片结构。 2. 背吹技术：背吹技术是将芯片背面制作孔洞，用于控制芯片内部的流体流动。通过背吹孔的制备，可以实现流体的混合、分离等操作。 3. 材料结合：将不同材料进行结合，用于制作特定的微流控芯片。例如，将玻 璃基底与聚合物层压制备而成的芯片，可以实现高透明度和较好的生物相容性等特点。 四、微流控芯片的发展方向 随着微纳米技术的不断发展，微流控芯片的应用领域也在不断拓展。目前，微 流控芯片在生物医学、环境监测、食品安全等方面都取得了令人瞩目的成就。未来，微流控芯片有望在以下几个方面实现更大的突破： 1. 高通量分析：通过进一步优化芯片的设计和工艺，提高微流控芯片的样品处 理速度和平行分析能力，实现高通量分析。 2. 多功能集成：将多种化学分析步骤整合到一片芯片中，实现全自动化、高效 率的多功能分析。 3. 应用拓展：微流控芯片在医药领域的潜力巨大，未来可以应用于个性化医疗、药物筛选等方面。 总结起来，微流控芯片的设计与制备方法是实现其高效、高精度分析的基础， 随着微纳米技术的不断发展，微流控芯片在化学分析领域将有更广阔的应用前景。我们有理由相信，在不久的将来，微流控芯片将成为化学分析的重要工具，并为相关领域的研究和进步做出更大的贡献。