纳米功能材料细菌纤维素研究进展

细菌纳米纤维素市场发展现状引言细菌纳米纤维素是一种具有广泛应用前景的新兴材料，由于其独特的结构和性质，正在逐渐在各个领域得到应用。

本文将对细菌纳米纤维素市场的发展现状进行分析和总结，探讨其市场前景和潜在的挑战。

细菌纳米纤维素的定义和特点细菌纳米纤维素是一种由细菌合成的纳米级纤维素材料。

与其他纤维素材料相比，细菌纳米纤维素具有以下独特特点：1.高纯度：细菌纳米纤维素具有较高的纯度，不含杂质，能够满足多种高端领域的需求。

2.高强度：细菌纳米纤维素的强度远高于传统纤维素材料，具有优异的机械性能和抗拉强度。

3.可调性：细菌纳米纤维素的结构和性能可以通过调整细菌培养条件进行控制，满足不同应用的需求。

细菌纳米纤维素市场概况目前，细菌纳米纤维素市场正呈现出快速增长的趋势。

主要原因包括：1.应用领域的扩大：细菌纳米纤维素在医疗、纺织、食品和包装等领域的应用需求不断增加，推动了市场的发展。

2.技术进步：近年来，细菌纳米纤维素的合成技术得到了很大的改进，提高了生产效率和纤维素的品质，降低了生产成本。

3.政策支持：政府对于可持续发展和环境友好型材料的政策支持，进一步促进了细菌纳米纤维素市场的发展。

细菌纳米纤维素市场应用前景细菌纳米纤维素在各领域的应用前景广阔，以下为几个主要领域的展示：医疗领域细菌纳米纤维素在医疗领域具有重要应用潜力，可用于制备生物可降解的医用材料，如医用纱布、人工血管等，具有较好的生物相容性和可降解性。

纺织领域由于细菌纳米纤维素具有优异的物理性能和可调性，可用于制作高强度、透气性好的纺织材料。

例如，可用于生产功能性衣物、运动装备等。

食品领域细菌纳米纤维素可用作食品包装材料，具有良好的防潮性和抗菌性，可以延长食品的保鲜期，减少食品浪费。

环境保护领域由于细菌纳米纤维素具有可降解性和可再生性，可用于制备环境友好型材料，如可降解塑料和纸张等，有助于减少对自然环境的污染。

细菌纳米纤维素市场挑战与展望尽管细菌纳米纤维素市场前景广阔，但仍然面临一些挑战：1.生产成本高：目前，细菌纳米纤维素的生产成本较高，限制了其大规模应用。

复合细菌纤维素材料的研究进展摘要：细菌纤维素（BC）是一类由微生物合成的可降解环保型生物高分子材料。

近年来，国内外研究者致力于对BC进行生物和化学改性，研制出多种复合细菌纤维素材料。

复合细菌纤维素材料在一定程度上优化了BC的理化和生物学、材料学性能，拓宽了BC的应用范围和领域。

本文简要介绍细菌纤维素的性质和应用，并对发展前景进行展望。

关键词：细菌纤维素、复合、应用细菌纤维素（简称BC）是由微生物发酵合成的多孔性网状纳米级生物高分子聚合物，因其由细菌合成而命名为细菌纤维素。

目前已知的细菌纤维素生产菌属有醋杆菌属、无色杆菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、八叠球菌属、气杆菌属、固氮菌属、土壤杆菌属和产碱杆菌属等，其中研究最多、合成能力最强、生产潜力最大的菌种是木醋杆菌。

BC的纤维直径在纳米范围内，其相互交错无序排列形成微纳米级的孔隙，为许多小分子进入提供了合适的空间。

以BC为模板，利用其纳米级的超细网络结构以及其表面大量的活泼羟基，通过化学修饰、材料复合等途径，可以赋予BC更多特殊性能。

一、细菌纤维素的特性1、1 纳米结构细菌纤维素具有独特的束状纤维，其宽度约100ｎｍ，厚度为3—8ｎｍ，单根细丝纤维直径为2—5nm，属于纳米级纤维，其大小为人工合成纤维的1/10，在纤维研究中是目前发现最细的天然纤维。

1、2 高持水性和高透气性细菌纤维素分子内有大量的亲水基团及很多孔道，因此具有良好的透气、透水和持水性能。

根据实验条件不同，细菌纤维素可吸收比自身干重大60—700倍的水分，细菌纤维素膜的持水性能为600%—1000%。

1、3 高抗张强度和弹性模量细菌纤维素因其分子内存在大量的氢键，而具有高杨氏模量，其经处理后，弹性模量可达1.5×109Pa，这一性能满足其作为医用敷料、医用组织器官及其他产品的要求。

细菌纤维素抗撕拉能力是同样厚度的聚乙烯和聚氯乙烯膜的6倍，证明了细菌纤维素膜比人类的动脉和静脉更有弹性。

细菌纤维素的研究及其应用贾士儒;刘淼;薄涛【摘要】As a novel nanomaterial ,bacterial cellulose ( BC ) has attracted more attention due to its high quality in mechanicalstrength ,biocompatibility and biodegradability .This paper introduces the domestic and international researches on the metabolism and biosynthesis mechanism of bacterial cellulose . Meanwhile ,the applications of bacterial cellulose in food ,paper making and biomedical materials etc .were presented.Finally, the furture research trends and application prospects of bacterial cellulose were discussed .%细菌纤维素作为新型纳米材料，具有极好的物理特性、生物相容性和生物可降解性等。

本文介绍了国内外目前对细菌纤维素代谢及生物合成机制的研究现状，及细菌纤维素在食品、造纸和医学等领域的应用。

并展望了细菌纤维素未来的研究趋势与应用前景。

【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】6页(P9-14)【关键词】细菌纤维素;纳米材料;生物合成;应用【作者】贾士儒;刘淼;薄涛【作者单位】天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457;天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457;天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457【正文语种】中文【中图分类】Q8190 引言纤维素是吡喃型葡萄糖基于β-1,4-糖苷键连接形成的高分子聚合物,其化学式为(C6H10O5)n,是自然界合成量最多的生物大分子.纤维素广泛分布于高等植物中,少量在藻类、真菌、细菌、单细胞生物(原生动物,如阿米巴虫)、无脊椎动物、哺乳动物(被囊动物)中[1].目前人类使用的纤维素主要来源于植物,但植物纤维素与木质素、半纤维素紧密结合,形成一种复杂的高分子聚合物,很难用生物和机械的方法分离[2].因此,要获得高纯度纤维素需要经过复杂的化学处理,不但大量消耗能量、污染环境,也会导致纤维素在结构上发生不可逆的变化,丧失了纤维素某些优良的特性[3].某些真菌、藻类的细胞壁也含有大量纤维素,但是其中也包含很多杂质,如木聚糖、甘露聚糖和半纤维素[4]等.细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC),即由细菌产生的纤维素,又称微生物纤维素(Microbial Cellulose).很多细菌如醋酸杆菌、农杆菌、无色杆菌、产气杆菌、固氮菌、假单胞菌、沙门氏菌、大肠杆菌和根瘤菌都能产生纯度很高的胞外纤维素[5].其中木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)是发现最早、研究最为透彻的纤维素产生菌株,也是研究纤维素生物合成过程和机制的模式菌株[6].BC具有高纯度(99%)、高聚合度(2000~8000)、高结晶度(60%~90%)的特点;持水性好,可保持重于自身几百倍的水;具有高弹性模量和拉伸强度,很适于作为纸张和特殊产品的强度增强剂;还有较高的生物适应性和良好的生物可降解性,可用作伤口敷料和组织工程支架;BC生物合成时,性能具有可调控性[7].1 BC的研究现状随着对BC物理特性认识的深入,人们不仅可以通过培养条件的改善,提高BC的生产效率,还可以通过改变其形态、聚合程度、分子量等,满足对BC应用的需求.此外,人们还对BC的合成机制等方面开展了大量的工作.1.1 BC的界面培养BC可采用静置培养和摇床培养两种方式进行培养.马霞等人[7,8]确定了一株BC高产量菌株M12的最适静态培养(图1)条件.当接种量为6%,种龄36 h,发酵周期6 d,温度30℃,初始pH 4.0~6.0,通气量为0.11 m3/(m2.h),BC产量达到3.11 g/L.通过分批补料发酵和分批发酵实验证明,分批补料发酵的BC产量是分批发酵的3~4倍.图1 BC流加发酵培养实验装置Ruka等人[9]优化了木葡糖酸醋杆菌生产BC的静置培养条件,表明在选择的多种培养基中,当分别以葡萄糖,甘露醇和蔗糖为唯一碳源时,纤维素产量相对其它碳源都高.另外,随着静置培养表面积和培养基体积的增加,BC产量也可以提高.由于BC的生物合成需要氧的有效供给,当氧分压为大气压的10%~15%时,BC的产量达到最大值,但随着氧分压的进一步提高,细胞呼吸作用增强,加速TCA循环,使得产生的BC相对减少[10].1.2 BC的深层振荡培养振荡培养时液体培养基在瓶中振荡形成湍流和涡流,随转速增加,气液接触界面积增加,剪切力也随之增加[11].在湍流、涡流和剪切力的作用下,细胞分泌的微纤维不再沿细胞的长轴方向延伸,而是随培养基的流动而摆动.因此,产生的BC形态会随转速的改变而各异:絮状、雪花状、球形、块状等[12].随着转速的提高,BC的产量会随之有所下降,BC的结晶度和Iα结构比例也会随之有所下降[13,14].马霞等人[7]采用气升式发酵罐培养BC.低通气量时,BC的产量随通气量的加大而提高,当通气量为2 vvm时,BC的产量最高为2.40 g/L,随着通气量的进一步提高,BC的产量反而下降.培养得到的BC,与界面培养形成BC膜不同,是完全分散在发酵液中,呈不规则的丝状、星状或微团状,表面光滑,用刀将其剖开后,可以发现内部有许多小颗粒状的BC.而将此培养方式与静置界面培养相比,BC产量明显较后者低.1.3 电场下木葡糖酸醋杆菌合成BCYAN Lin等人[15]将木葡糖酸醋杆菌置于电场中合成BC,在平行电场方向的纤维束较静置培养的更加粗,且呈现了一定的方向性.木葡糖酸醋杆菌本身带负电荷,在电场作用下,发生定向运动,当外加电场作用使菌体运动的速度大于BC束合成速率时,纤维束拖曳在菌体之后,形成了一定的方向性,相互平行的纤维束互相凝结,即得到了更加粗的纤维束.这为BC在纺织方面的应用展现了新的视角.1.4 木葡糖酸醋杆菌的趋化性微生物的趋向性包括趋化性、趋氧性、趋光性、趋磁性、趋电性、趋温性等,表现为微生物的一种定向移动,是一种微生物适应外界环境变化而生存的基本属性,使其具有寻找食源和逃避毒性环境的能力,因而在生存上具有竞争优势[16].李晶等人[17]利用游动平板法测定不同碳源对木葡糖酸醋杆菌趋化性的影响为葡萄糖>甘油>蔗糖>麦芽糖,又利用毛细管法研究菌体对不同氨基酸和重金属离子等的趋化性.实验确定了最佳的实验条件为:初始菌浓3X107cfu/mL,温度25~30℃,pH 5,最佳趋化时间为60 min.1.5 BC复合材料的制备BC的三维网状结构,使得材料形成了一定的孔隙率,在培养过程中加入特定材料,使其填充于空隙中,形成的复合纳米材料,赋予了BC新的性能.朱会霞等利用氧渗透性的硅胶管为载体,利用木葡糖酸醋杆菌直接生物合成出不同直径的BC管[18].将BC管和ε-聚赖氨酸复合制得的BC管具有抑菌性能、良好的拉伸性能、良好的氧气阻隔性、高透明度和高温耐受性,作为抗菌活性肠衣,抑菌效果极好[19].利用不同形状的模具、以微生物直接发酵合成了拉伸性能、形状和厚度等产品性能指标可控的BC异型产品[20].ZHU Hui-xia等人[21]将Fe3O4加入到木醋杆菌的培养基中,摇床震荡培养,得到一种磁性BC球.对BSA的吸附试验表明,在BSA小于1.50 mg/mL的浓度范围内,磁性球对其吸附率在91.72%以上,经三次吸附实验证明BC球将BSA洗脱后可重复使用;在Pb2+低于100 mg/L的浓度范围内,吸附率在84.20%以上,但BC球用于大量吸附试验会发生不可逆形变,限制了BC球作为吸附剂的大量应用.1.6 木葡糖酸醋杆菌的代谢流研究木葡糖酸醋杆菌的代谢网络由李飞等人构建[22],木葡糖酸醋杆菌中的磷酸果糖激酶缺失或活力很低,所以在无氧条件下无法代谢葡萄糖.磷酸果糖激酶是糖酵解途径中关键酶之一,因此,木葡糖酸醋杆菌没有从6-磷酸果糖(F6P)到三磷酸甘油醛(GAP)的途径,没有完整的糖酵解途径.本实验室ZHONG Cheng等人[23]利用木葡糖酸醋杆菌代谢网络,研究不同碳源下细胞内的碳代谢流,结果表明葡萄糖、果糖、甘油三种碳源,有利于木葡糖醋醋杆菌培养高产量BC,通过代谢流计算得到以葡萄糖、果糖、甘油为碳源合成细菌纤维素的过程中,分别有19.05%的葡萄糖,24.78%的果糖和47.96%的甘油合成BC,而且在以葡萄糖为碳源时,碳源利用率高,可达97.48%,但其中40.03%的C流向副代谢产物葡萄糖酸.甘油的利用率虽然只有48.89%,但是纤维素产量为6.05 g/L,远大于葡萄糖的5.01 g/L,经计算可得不同碳源下细胞单位碳原子的产量,甘油的生产效率为14.76 g/mol,而葡萄糖仅6.19 g/mol.因而甘油是高效生产BC的极佳原料.2 BC的应用2.1 BC在食品中的应用由于BC具有优良的持水性、乳化性和凝胶特性,在食品的增稠剂、分散剂和结合剂等领域有广泛应用[24].作为一种膳食纤维,BC对人体也具有许多独特的功能,如增强消化功能,预防便秘,还有清除食物中有毒物质的作用,所以目前对其在食品中的应用性研究也越来越多.在传统发酵工艺中,富含BC的发酵食品如纳塔和红茶菌,在中国、日本、菲律宾和和印度尼西亚等地深受消费者欢迎.纳塔持水性好,呈半透明凝胶状,广泛应用于果冻、饮料、糖果、罐头等.这些产品富含纤维素,具有减肥、防止便秘的作用.而红茶菌则能促进肠胃消化,增强吸收能力和降低血脂.作为一种食品基料,BC可以作为增稠剂,固体食品的成型剂、分散剂和结合剂等.将其添加至酸奶或者冰淇淋中能够改善口感,增加食品的保健作用.2.2 BC在造纸工业中的应用造纸原料问题是全世界造纸行业面临的共同难题.通过在纸料中添加功能性材料,克服天然纤维的不足,以生产高质量的纸张或满足特殊领域的需求是造纸专家共同努力的方向之一.BC作为一种新型的生物化学材料具有诱人的商业潜力,早在20世纪80年代,日本味之素和索尼公司联合发表合作研究结果,其研究所得片状的BC成型物可用于扩音器材料,其在极宽的频率范围内传递速度高达5 000 m/s,复制出的音色清晰、洪亮、远强于普通高级铝制或木质震动膜.在造纸工业中,BC已表现出广阔的应用前景,如在涂料、增稠剂、增强剂、胶黏剂、高强度纸张、防伪纸制品、高品质薄层印刷纸、可循环使用的婴儿尿布等方面的商业开发[25].BC纤维的直径在0.01~0.1 μm之间,对纸张结构的影响类似于一种细小纤维组分的作用,它对纸页的结构会产生三种影响:搭桥、阻塞、填充.当存在细小纤维组分时,相邻两根纤维之间通过细小纤维组分形成氢键连接,细小纤维组分起到搭桥的作用.徐千等人[26]研究发现,当BC的用量为3%时,与植物纤维混合抄纸的耐折度提高了44.7%,耐破指数提高17.9%,抗张指数提高22.4%,撕裂指数提高16.1%.2.3 BC作为人工皮肤Williams定义生物材料(Biomaterials)为:采取设定的形式,可以作为一个复杂系统的整体或者部分使用,用来直接控制生命系统成份之间的相互作用,在任何治疗或者诊断的程序当中,可用于人和兽等医学领域的一类物质[27].近年来,有大量的研究致力于将BC加工为理想的生物医疗器械和材料,如人工皮肤,人工血管,人工角膜,心脏瓣膜,人工尿道,人工骨,人工软骨,人工膝关节半月板以及药物载体、激素载体和蛋白质载体等.BC具有一些独特的性质,如生物活性、生物可降解性、生物适应性和无过敏反应,尤其是良好的机械韧性,有可能作为新型的生物医学材料.Klemm等人[28]曾将BC 作为显微外科中的人造血管,发现其具有临床应用价值.马霞等[7]将BC用于大鼠皮肤烫伤修复实验,结果表明,治疗组较对照组的大鼠皮肤愈合率提高,说明BC在一定程度上具有促进伤口愈合的作用.WANG Yu-lin等人[29]将BC合成纤维细胞(Fibroblast,FB)一起植入到裸鼠体内进行培养和观察.结果表明BC-FB共同培养物可以很好融入裸鼠的皮肤中.Helenius等人[30]将BC植入到大鼠皮下,评估植入物的有关慢性炎症,异物反应和细胞长入情况.并通过组织学,免疫组织化学和电子显微镜等方式观察血管生成.结果表明,在BC种植体的周围没有出现肉眼可见的炎症迹象,且受体组织内并没有引起任何慢性炎症反应.荧光染色实验证明,BC膜上间充质干细胞存活率为95%.2.4 BC作为骨组织工程材料郑祺等人[31]将BC与具有良好生物活性、骨传导作用和骨结合能力的纳米羟基磷灰石复合制成纤维状复合支架材料,不仅具有足够的强度,还具有骨传导功能,以满足骨细胞在支架上的粘附和繁殖,是一种很有前途的骨组织工程纳米支架材料.王玉林等人[32]对此复合材料进行成分组成、热稳定性和热力学行为评价.实验结果表明,纳米复合材料的成分与天然骨相似,并且热稳定性与纯BC相比有所提高. Svensson等人[33]利用牛软骨细胞对天然BC材料进行了评价,结果表明,天然BC 材料在保持良好的机械性能的前提下,II型胶原基质可达到正常软骨表达的50%左右,并且支持软骨细胞的增殖.与细胞培养用的培养皿材料和藻酸钙相比,天然BC中培养的软骨表现出明显的高水平生长,且不会导致显著性的致炎细胞因子活化.因此,BC具有作为软骨组织工程支架材料的可能.2.5 BC用于人工血管和人工角膜的研究BC还可应用于人工血管和人工角膜.小口径的组织工程血管的移植为微脉管手术灯治疗血管疾病提供了有效的途径.早在2001年,Klemm等人[28]就报道了一种利用Acetobacter xylinum原位成形制备的BC应用于显微外科手术的人工血管.这种称为BASYC(Bacterial Synthesized Cellulose)的人造血管具有极强的亲水性,光滑的内表面,在湿态下足够的机械强度,以及良好的生物活性等特性,在显微外科中作为人工血管有着巨大的应用前景.Backdahl等人[34]研究显示平滑肌细胞可以在BC膜上黏附、增殖,并向内部生长.平滑肌细胞在体外培养2周后可向内生长约40 μm.同时,他们利用SEM观察了静态培养的BC膜生长形态学,并比较了BC、猪动脉和膨体聚四氟乙烯支架在机械性能上的差异,发现BC与动脉相似.贾卉等人[35]采用BC生物膜为支架分别种植兔和人角膜基质细胞混合培养构建角膜基质膜,并初步取得成功,BC网架纤维结构显示三维多孔状,符合角膜基质三维构建的条件,角膜基质细胞在BC中生长良好,并呈规律的极性排列,与正常角膜基质相似,细胞生物学未发生改变,表明BC具有角膜细胞生长的条件.进行同种异体移植后活体观察复合生物膜逐渐降解,未出现毒性反应,也未影响正常细胞形态和结构.角膜组织切片进一步表明BC是非常有价值的生物支架材料.实验中BC膜并无免疫性,异体角膜细胞作为抗原可以刺激新生血管形成,可见生长在BC膜上的角膜细胞移植后仍然具有生物活性.角膜基质细胞与BC复合膜移植后随着时间的延长无收缩,大小厚度无改变,透明性略差.复合膜随移植后的浓度变淡,表明BC膜有降解性.角膜组织病理学显示:角膜基质细胞-BC复合膜的纤维结构接近正常角膜,膜上可见与正常角膜基质细胞有相同的细胞结构,进一步证实接种到BC生物膜上的基质细胞继续生长,复合膜与正常角膜接触处炎细胞浸润较多,与正常角膜基质粘连较松,可能与移植的复合膜厚度和BC膜本身的物理性质有关,尤其术后未用任何药物治疗,存在手术创面的炎性反应.在BC复合膜中未见空泡形成,表明没有发生急剧降解,作为支架可以稳步地构建基质.但随着移植后时间的推移,BC复合膜是否影响角膜基质细胞性状的改变尚待进一步深入研究.2.6 BC作为高分子材料将BC与不同的材料进行复配,以达到改性的效果,已经成为当今世界研究的热点.细菌纤维素作为一种新型纳米材料,具有致密的三维网状结构,其孔隙率因处理手段的不同而不同,约为60~90%.这些空隙使得BC可以和其他材料进行复合,形成的新材料,往往可以赋予BC新的性能.ZHANG Xiu-ju等人[36]将硝酸银与BC进行复合,发现其对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌有很好的抑菌作用,抑菌率分别达99.4%和98.4%.Wiegand等人[37]报道了BC 对慢性伤口的生化状态的作用不大.为了改善BC作为伤口愈合材料的优点,通过加入I型胶原,对BC膜进行修饰.结果,改性后的生物材料可以显著的减少某些蛋白酶和白细胞介素的吸附量,且抗氧化能力强.此外,Muller等人[38]将聚吡咯与BC复合以制得具有导电性能的复合材料.UI-Islam等人[39]将蒙脱土(Montmorillonite)与BC复合,赋予材料抗菌活性,在伤口敷料方面拥有很好的应用潜力.2.7 BC在污水处理中的应用以甲醇或乙醛作为合成BC的唯一碳源,制备出的BC纯净、含量高.基于此,将BC 用于净化污水,处理污水中含有甲醇或乙醛,有利于减少环境污染[40,41].3 BC的研究前景关于BC的研究与应用取得了可喜的成绩,但是对于BC的认识还有待深入.由于木葡糖酸醋杆菌可于气液界面合成BC,因此,通过改变气液界面的形状,即可得到不同形状的BC产品,我们将此过程称为"微生物注塑技术".无须二次加工,只需一定规格的透氧性模具,即可培养得到任意形状或功能的生物材料是我们追求的目标.从一定意义讲,发展此技术与3D打印技术具有相似之处.自然界中植物纤维的降解周期慢,其降解机制还不清楚.BC为高分子聚合物,与植物纤维的成分非常相似,因此,利用同位素技术首先合成BC,进而研究其降解机制,有助于了解植物纤维,甚至聚乙烯等污染环境又不易降解的聚合物的降解过程.在木葡糖酸醋杆菌的培养过程中,细胞存在群聚效应,研究细胞的群聚效应,有利于了解此效应如何调节BC的合成.参考文献:[1] Habibi Y,Lucian A L,Orlando J.Cellulose nanocrystals:chemistry,self-assembly,and applications[J].Chemical reviews,2010,110(6):3479-3500. [2] Himmel M E,Ding S Y,Johnson D K,et al.Biomassrecalcitrance:engineering plants and enzymes for biofuelsproduction[J].Science,2007,315(5813):804-807.[3] Czaja W K,Young D J,Kawecki M,et al.The future prospects of microbial cellulose in biomedical applications [J].Biomacromolecules,2007,8(1):1-12.[4] Kimura S,Ohshima C,Hirose E,et al.Cellulose in the house of the appendicularian Oikopleura rufescens[J].Protoplasma,2001,216(1-2):71-74.[5] Romling U.Molecular biology of cellulose production inbacteria[J].Research in Microbiology,2002,153(4):205-212.[6] 冯静,施庆珊,欧阳友生.葡糖醋杆菌的研究进展[J].化学与生物工程,2009(26):10-13.[7] 马霞.发酵生产细菌纤维素及其作为医学材料的应用研究[D].天津:天津科技大学,2003.[8] 马霞,王瑞明,关凤梅,等.木醋杆菌M12静态发酵生产细菌纤维素的条件确定[J].食品科技,2005,1:5-7.[9] Ruka D R,Simon G P,Dean K M.Altering the growth conditions of Gluconacetobacter xylinus to maximize the yield of bacterialcellulose[J].Carbohydrate polymers,2012,89(2):613-622.[10] Kouda T,Naritomi T,Yano H,et al.Inhibitory effect of oxygen and carbon dioxide pressure on bacterial cellulose production by Acetobacter in aerated and agitated culture[J].Journal of Fermentation and Bioengineering,1997,85(3):318-321.[11] Czaja W,Romanovicz D,Brown R M.Structural investigations of microbial cellulose produced in stationary and agitatedculture[J].Cellulose,2004,11(3-4):403-411.[12] ChaoY P,Ishida T,Sugano Y,et al.Bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum in a 50-L internal-loop airlift reactor[J].Biotechnology and Bioengineering,2000,68(3):345-352.[13] Czaja W,Romanovicz D,Brown R M.Structural investigations of microbial cellulose produced in stationary and agitatedculture[J].Cellulose,2004,11(3-4):403-411.[14] Whitney S E C,Wilson E,Webster J,et al.Effects of structural variation in xyloglucan polymers on interactions with bacterial cellulose[J].American Journal of Botany,2006,93(10):1402-1414.[15] YAN Lin,JIA Shi-ru,ZHENG Xin-tong,et al.The effect ofgrowth,migration and bacterial cellulose synthesis of Gluconacetobacter xylinus in presence of direct current electric field[J].Advanced Materials Research,2012,(550-553):1108-1113.[16] 范国昌.微生物的趋性运动[J].生物学通报,1996,31(11):20-21.[17] 李晶,贾士儒,杨洪江,等.木葡糖酸醋杆菌趋化性的初步研究[J].天津科技大学学报,2012,27(1):1-4.[18] JIA Shi-ru,TANG Wei-hua,YANG Hong-jiang.In:Preparation and characterization of bacterial cellulose tube[A].Bioinformatics and Biomedical Engineering.ICBBE 2009:3rd InternationalConference on Bioinformatics and Biomedical Engineering[C].Beijing:Beijing Institute of Technology,2009:1-4.[19] 贾士儒,汤卫华,贾原媛,等.具有抑菌性能的细菌纤维素管的制备方法[P].中国:200810053871.4.2009.01.21.[20] 贾士儒,朱会霞,杨洪江,等.微生物发酵直接生物合成细菌纤维素异型产品:中国,200910067912.X[P].2009-07-22.[21] ZHU Hui-xia,JIA Shi-ru,WAN Tong,et al.Biosynthesis of sphericalFe3O4/bacterial cellulose nanocomposites as adsorbents for heavy metal ions[J].Carbohydrate Polymers,2011,86(4):1558-1564.[22] 李飞,谢中华,汤卫华,等.细菌纤维素生物合成网络的构建及代谢通量分析[J].天津科技大学学报,2009,24(3):6-9.[23] ZHONG Cheng,ZHANG Gui-cai,LIU Miao,et al.Metabolic flux analysis of Gluconacetobacter xylinus for bacterial cellulose production[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2013,97(14):6189-6199.[24] Okiyama A,Motoki M,Yamanaka S.Bacterial cellulose II:processing of the gelatinous cellulose for food materials[J].FoodHydrocolloids,1992,6(5):479-487.[25] 张继颖,胡惠仁.新型生物造纸添加剂-细菌纤维素[J].造纸化学品,2009,40(3):70-73.[26] 徐千,刘忠,惠岚峰,等.细菌纤维素纤维对纸张增强作用的研究[J].中华纸业,2009,30(24):64-67.[27] Williams D F.On the nature ofbiomaterials[J].Biomaterials,2009,30(30):5897-5909.[28] Klemm D,Schumann D,Udhardt U,et al.Bacterial synthesized cellulose-artificial blood vessels for microsurgery[J].Progress in Polymer Science,2001,26(9):1561-1603.[29]WANG Yu-lin,ZHANG Sheng-nan,MAI Yiu-wing,et al.Preparation and thermo-mechanical characterization of hydroxyapatite/bacterial cellulosenanocomposites[J].Nanotechnology and Precision Engineering.2009,7(2):95-101.[30] Helenius G,Backdahl H,Bodin A,et al.In vivo biocompatibility of bacterial cellulose[J].Journal of Biomedical Materials Research PartA.2006,76A(2):431-438.[31] 郑祺,奚廷斐,陈艳梅,等.骨组织工程纳米复合支架及其生物学评价[J].中国组织工程研究与临床康复,2009,13(42):8319-8324.[32] 王玉林,张胜男,米耀荣,等.羟基磷灰石/细菌纤维素纳米复合材料的制备与热力学性能表征[J].纳米技术与精密工程,2009,7(2):95-101.[33] Svensson A,Nicklasson E,Harraha T.Bacterial cellulose as a potential scaffold fortissue engineering ofcartilage[J].Biomaterials,2005,26(4):419-431.[34] Backdahl H,Helenius G,Bodin A.Mechanical properties of bacterial cellulose and interactions with smooth musclecells[J].Biomaterials,2006,27(9):2141-2149.[35] 贾卉,贾原媛,王娇,等.细菌纤维素构建组织工程角膜基质的方法及其评价[J].吉林大学学报,2010,36(2):303-307.[36] ZHANG Xiu-ju,FANG Ying,CHEN Wen-bin.Preparation ofsilver/bacterialcellulose composite membrane and study on its antimicrobial activity[J].Synthesis and Reactivity in Iinorganic Metal-organic and Nano-metal Chemistry,2013,43(7):907-913.[37] Wiegand C,Elsner P,Hipler U C,et al.Protease and ROS activities influenced by a composite of bacterial cellulose and collagen type I in vitro[J].Cellulose,2006,13(6):689-696.[38] Muller D,Rambo C R,Porto L M,et al.Structure and properties of polypyrrole/bacterial cellulose nanocomposites[J].Carbohydrate Polymers,2013,94(1):655-662.[39] UI-Islam M,Khan T,Khattak W A,et al.Bacterial cellulose-MMTs nanoreinforced composite films:novel wound dressing material with antibacterial properties[J].Cellulose,2013,20(2):589-596.[40] 邵伟,乐超银,戴启昌,等.巴氏醋酸杆菌发酵处理甲醇废水合成细菌纤维素的研究[J].化工学报,2004,24(3):176-179.[41] 邵伟,唐明,熊泽,等.醋酸菌对乙醛的降解及细菌纤维素合成作用的研究[J].中国酿造,2004,5:13-17.。

功能化细菌纤维素纳米复合材料的制备及性能功能化细菌纤维素纳米复合材料的制备及性能细菌纤维素是一种生物可降解的天然高分子材料，具有优异的力学性能、生物相容性和可再生性，因此在生物医学领域具有广泛应用前景。

然而，细菌纤维素的应用还受到其自身性能的限制。

为了进一步拓展细菌纤维素的应用领域，研究人员开始探索将其与纳米复合材料相结合，以提升其性能和功能。

功能化细菌纤维素纳米复合材料的制备方法多样，常见的方法包括机械混合法、溶液共混法、原位反应法等。

其中，原位反应法是较为常用的制备方法之一。

该方法通过在细菌纤维素溶液中加入纳米粒子前驱体，并在适当的条件下进行原位反应，使纳米粒子均匀分散在细菌纤维素基质中。

这种制备方法能够有效地控制纳米粒子的形貌和分布，从而优化复合材料的性能。

细菌纤维素纳米复合材料的性能取决于纳米粒子的种类和含量。

常用的纳米粒子包括金属纳米颗粒、氧化物纳米颗粒、石墨烯等。

将这些纳米粒子引入细菌纤维素基质中，可以赋予复合材料独特的性能。

例如，在细菌纤维素基质中引入金属纳米颗粒可以增强其导电性能和光催化活性；引入氧化物纳米颗粒可以提升其力学性能和抗菌性能；引入石墨烯可以增加其机械强度和导电性能。

此外，功能化细菌纤维素纳米复合材料还可以通过表面修饰方法赋予其其他特殊功能。

例如，通过在细菌纤维素基质表面引入功能性基团，可以实现复合材料的生物相容性、降解速率可调性等。

此外，还可以通过控制纳米粒子的尺寸和排布方式，制备具有特殊光学、磁性或传感性能的复合材料。

功能化细菌纤维素纳米复合材料在生物医学领域具有广泛的应用前景。

例如，细菌纤维素-金属复合材料可以作为柔性电子器件的基材或生物传感器的支撑材料；细菌纤维素-氧化物复合材料可以应用于组织工程、医用纳米材料等领域；细菌纤维素-石墨烯复合材料可以作为超级电容器的电极材料等。

综上所述，功能化细菌纤维素纳米复合材料的制备方法多样，可以通过引入不同种类的纳米粒子和表面修饰实现对复合材料性能的调控。

细菌纤维素的制备和应用研究进展陈竞;冯蕾;杨新平【摘要】细菌纤维素(Bacterial cellulose,简称BC)又称微生物纤维素,具有独特超细网状纤维结构、不含木质素和其他细胞壁成份,吸水性强、高生物兼容性、可降解性等优良特点,日益成为人们关注的焦点.综述了近年来国内外在细菌纤维素的菌种筛选、碳源优化、发酵工艺方面的研究成果,以及细菌纤维素在肾透析膜、血管支架、皮肤代用品、化妆品膜、减肥代餐食品等方面的应用.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】6页(P58-63)【关键词】细菌纤维素;醋酸杆菌;BC膜【作者】陈竞;冯蕾;杨新平【作者单位】新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091;新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091;新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091【正文语种】中文【中图分类】Q815;TQ352细菌纤维素（Bacterial cellulose，简称BC）主要是由细菌在细胞外合成的一类高分子碳水化合物，与天然植物纤维素化学组成非常相似，都是由葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接而成。

由于其独特的合成方式，使得细菌纤维素具有超细网状纤维结构，质地纯，结晶度高，有很强的吸水性，是一种天然的纳米材料的“海绵”，并具有良好的生物安全性和可降解性，合成过程温和同时具有强大的成膜特性，BC膜被形象的比喻成“是以无数的细菌为梭子织就的一块无纺布”。

以上优势预示着细菌纤维素在许多需要使用精细纤维素的领域有着不可替代的应用前景，因此细菌纤维素已成为近年来的一个研究热点。

本文综述了近年来国内外在细菌纤维素的菌种筛选、碳源优化、发酵工艺方面的研究成果，以及细菌纤维素在肾透析膜、血管支架、皮肤代用品、化妆品膜、减肥代餐食品等方面的应用，为我国在这一领域研究和应用做铺垫。

1 细菌纤维素的制备1.1 BC生产菌的分离筛选目前，已知能够生产纤维素的细菌有许多种，常见的有醋杆菌属（Acetobacter）、根瘤菌属（Rhizobium）、芽孢杆菌属（Bacillus）、八叠球菌属（Sarcina）、假单胞菌属（Pseudomonas）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、气杆菌属（Aerobacter）、无色杆菌属（Achromobacter）、固氮菌属（Azotobacter）和产碱菌属（Alcaligenes）等。

摘要：纳米纤维素是传统制浆造纸产业最重要的原料的升级，其在造纸工业中得到了越来越多的关注。

本文重点介绍了纳米纤维素的制备及其在包装材料、柔性基底材料、检测材料、抗菌材料等领域的应用进展，并对其未来的发展做了展望。

关键词：纳米纤维素; 造纸工业; 包装材料; 精细化学品Abstract: Nanocellulose is an upgraded material of the most important raw material in the traditional pulp and paper industry, drawing more and more attention from the industry participants. This article focuses on the preparation of nanocellulose and its application progress in packaging materials, flexible substrate materials, detection materials, antibacterial materials and other fields, and prospects for its future development.Key words: nanocellulose; paper industry; packaging material; fine chemicals纳米纤维素的研究进展及其在造纸工业中的应用⊙ 张春亮1,2查瑞涛2（1.中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，北京 100083；2.国家纳米科学中心，北京 100190）□ 报告专家及作者简介：查瑞涛先生，国家纳米科学中心高级工程师；兼任中国造纸学会纳米纤维素及材料专业委员会（NMC of CTAPI）秘书长；主要从事微纳复合材料、纸基功能材料与湿部化学研究工作；作为主要发明人，已经申请中国发明专利41项、授权24项。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第8期纳米纤维素构建超疏水材料研究进展詹洵，陈健，杨兆哲，吴国民，孔振武，沈葵忠（中国林业科学研究院林产化学工业研究所，江苏省生物质能源与材料重点实验室，国家林业和草原局林产化学工程重点实验室，林木生物质低碳高效利用国家工程研究中心，江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心，江苏南京210042）摘要：纳米纤维素表面富含活性羟基，具有高度的亲水性和吸水性，这在很大程度上成为影响纳米纤维素在工业上大规模应用的主要因素。

对纳米纤维素表面的活性羟基进行化学修饰提高其疏水性，日益成为国内外学者研究的热点。

本文在简要阐述超疏水材料基本特征和制备方法的基础上，对比了不同超疏水材料制备方法（模板法、喷涂法、沉积法、刻蚀法）的优劣，重点介绍了国内外学者利用纳米纤维素构建超疏水材料（气凝胶、纸张、涂层、薄膜等）在生物医学、造纸工业、油水分离、食品包装、储能材料等不同领域的研究进展，归纳并分析了目前纳米纤维素构建超疏水材料在改性方式和性能提升等方面仍存在的问题，同时指出了纳米纤维素构建超疏水材料未来将朝着过程无污染化、工艺简化、稳定性优化等方向发展。

关键词：纳米纤维素；超疏水材料；气凝胶；涂层；薄膜中图分类号：TQ35文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）08-4303-11Progress on superhydrophobic materials from nanocelluloseZHAN Xun ，CHEN Jian ，YANG Zhaozhe ，WU Guomin ，KONG Zhenwu ，SHEN Kuizhong(Institute of Chemical Industry of Forest Products,Chinese Academy of Forestry;Key Laboratory of Biomass Energy andMaterial,Jiangsu Province;Key Laboratory of Chemical Engineering of Forest Products,National Forestry and Grassland Administration;National Engineering Research Center of Low-Carbon Processing and Utilization of Forest Biomass;Jiangsu Co -Innovation Center of Efficient Processing and Utilization of Forest Resources,Nanjing 210042,Jiangsu,China)Abstract:Due to the abundant hydroxyl groups on the surface,nanocellulose has high hydrophilicity and water absorption,which has become the main factor affecting its large-scale application.Functional modification of the active hydroxyl groups on the surface of nanocellulose to improve its hydrophobicity has increasingly become an attractive research area.Based on a brief description of superhydrophobic materials and a comparison of different preparation methods of superhydrophobic materials,this article focused on the research progress on using nanocellulose to construct superhydrophobic materials (aerogels,paper,coatings and films)in the fields of biomedical,papermaking,oil-water separation,food packaging,energy storage materials,etc .,and summarized and analyzed the problems in the application of nanocellulose superhydrophobic materials.At the same time,it was pointed out that the future development direction of nanocellulose to construct superhydrophobic materials would focus on the pollution-free process,process simplification and stability optimization.综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2005收稿日期：2021-09-23；修改稿日期：2021-12-03。

纤维素化学研究进展一、本文概述纤维素，作为地球上最丰富的天然有机化合物，其化学研究进展对于推动生物质资源的高效利用、促进可持续发展具有重要意义。

本文旨在全面概述纤维素化学研究的最新进展，包括纤维素的化学结构、性质、改性方法以及其在不同领域的应用。

通过深入了解纤维素化学的研究现状和发展趋势，可以为纤维素的高效转化利用提供理论支撑和技术指导，为生物质资源的可持续利用开辟新的途径。

本文将首先介绍纤维素的化学结构和基本性质，包括其分子结构、结晶度、可及性等方面。

随后，重点综述纤维素改性的方法和技术，包括化学改性、物理改性和生物改性等，以及改性后纤维素性能的变化和应用领域。

本文还将关注纤维素在不同领域的应用，如纤维素基材料、纤维素能源、纤维素生物降解等，以期全面展示纤维素化学研究的广泛应用前景。

通过本文的阐述，读者可以深入了解纤维素化学研究的最新进展和发展动态，为相关领域的研究和开发提供有益的参考和启示。

本文也期望能够激发更多研究者对纤维素化学研究的兴趣和热情，共同推动纤维素化学领域的发展和创新。

二、纤维素的来源与提取纤维素作为自然界中最丰富的有机聚合物之一，广泛存在于植物细胞壁中，为植物提供了必要的结构支撑。

由于其独特的化学和物理性质，纤维素在多个领域都有着广泛的应用，包括纺织、造纸、生物材料以及最近的生物能源等。

因此，对纤维素的来源和提取方法的研究具有重要意义。

纤维素的主要来源是植物纤维，如木材、棉花、亚麻、竹子等。

其中，木材是最常见的纤维素来源，由于其生长周期短、可再生以及资源丰富等特点，被广泛应用于工业生产中。

一些农业废弃物，如稻草、玉米秸秆等，也是纤维素的潜在来源，其利用不仅能实现资源的有效循环利用，还能为农业生产带来经济效益。

纤维素的提取通常包括化学法、生物法和物理法等多种方法。

化学法提取纤维素主要利用酸、碱或有机溶剂等化学试剂处理植物原料，使其中的纤维素与木质素、半纤维素等其他成分分离。

生物法提取则依赖于酶或微生物的作用，通过选择性降解木质素和半纤维素，实现纤维素的分离。

第３１卷㊀第５期２０２３年９月现代纺织技术ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｘｔｉｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.３１ꎬＮｏ.５Ｓｅｐ.２０２３ＤＯＩ:１０.１９３９８∕ｊ.ａｔｔ.２０２３０３０２７细菌纤维素纳米纤维膜及纤维的制备与性能陈钦钦１ꎬ徐兆梅２ꎬ马廷方２ꎬ付飞亚１ꎬ刘向东１(１.浙江理工大学材料科学与工程学院ꎬ杭州㊀３１００１８ꎻ２.杭州万事利丝绸数码印花有限公司ꎬ杭州㊀３１００２０)㊀㊀摘㊀要:为改善细菌纤维素(ＢＣ)干燥薄膜(简称干膜)的力学性能ꎬ在保留ＢＣ原始结构的基础上ꎬ通过溶剂置换㊁热压工艺首先制得ＢＣ干膜ꎬ进而通过自上而下的机械剥离法制备高强度纳米纤维膜(ＮＦＭ)ꎬ对所得ＮＦＭ的结构㊁形貌和物化性能进行了表征ꎮ进一步利用加捻ＮＦＭ的方法制得ＢＣ纤维ꎬ并且通过在加捻前复合碳纳米管(ＣＮＴ)得到了应变传感纤维ꎮ结果表明:一次(１ｓｔ)㊁二次(２ｎｄ)和三次(３ｒｄ)机械逐层剥离得到的ＮＦＭ厚度逐渐降低ꎬ分别为８.０㊁６.５㊁５.０μｍꎻ３种ＮＦＭ的吸水率较ＢＣ干膜均显著增加ꎬ其中３ｒｄ￣ＮＦＭ的吸水率最高ꎬ为２２８４％ꎬ是ＢＣ干膜的２.４倍ꎻ３ｒｄ￣ＮＦＭ的拉伸强度最高ꎬ可达３３８.０ＭＰａꎬ为ＢＣ干膜的１１.７倍ꎻ通过对人体运动(包括手指㊁手腕的弯曲和吞咽动作)的监测表明ꎬＣＮＴ赋予了ＢＣ∕ＣＮＴ纤维良好的电阻响应性ꎬ使其在０~２％的相对电阻变化范围内ꎬ具有较好应变传感性能ꎬ拓宽了该纤维在可穿戴传感器领域的发展前景ꎮ关键词:细菌纤维素ꎻ机械剥离ꎻ纳米纤维膜ꎻ加捻ꎻ应变传感中图分类号:ＴＳ１５１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００９￣２６５Ｘ(２０２３)０５￣００６６￣１０收稿日期:２０２３０３１３㊀网络出版日期:２０２３０４０３基金项目:浙江省自然科学基金项目(ＬＧＣ２２Ｅ０３０００６)ꎻ浙江省清洁染整技术研究重点实验室开放基金项目(ＱＪＲＺ２１１０)ꎻ浙江省重点研发计划(２１２１０６９￣Ｊ)ꎻ安徽省纺织结构复合材料国际合作研究中心项目(２０２１ＡＣＴＣ０３)作者简介:陈钦钦(１９９７ )ꎬ女ꎬ杭州人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事细菌纤维素方面的研究ꎮ通信作者:付飞亚ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｆｕｆａｒ＠１６３.ｃｏｍ㊀㊀细菌纤维素(ＢａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅꎬＢＣ)作为一种天然纳米纤维聚合物ꎬＢＣ具有热膨胀系数低㊁高含水量和强韧的拉伸能力㊁高纵横比㊁高孔隙率㊁高表面积(３７ｍ２∕ｇ)ꎮ与植物纤维素相比ꎬＢＣ纳米纤维编织的３Ｄ网络可以增加表面积与体积比ꎬ从而可以与周围组件进行更强的相互作用[３]ꎬ目前已经被广泛应用于食品工业㊁医疗抗菌㊁组织工程㊁纸张和纺织化工等领域中[４]ꎮ在对ＢＣ结构和性能进行深入探究的同时ꎬＢＣ的某些缺点也随之暴露出来ꎬ例如:ＢＣ分子内和分子间氢键强烈的相互作用ꎬ使其具有高度结晶性ꎬ难溶于一般有机溶剂ꎬ对多功能材料的制备和应用起到一定的阻碍作用ꎻＢＣ的存在形式较为单一ꎬ多为薄膜[５]ꎮ虽然ＢＣ具有优异的力学性能ꎬ但干燥后的ＢＣ薄膜力学性能远低于单根纳米纤维ꎬ需要对其进行改性以适应人类的需求ꎮ通过采用合适的溶剂对ＢＣ进行溶解ꎬ有利于破坏其分子内和分子间氢键ꎬ提高加工利用效果ꎮ目前已经被广泛使用的溶剂主要有Ｎ￣甲基吗啉Ｎ￣氧化物(ＮＭＭＯ)水合物[９]㊁ＮａＯＨ∕尿素水溶液[１０]和ＬｉＣｌ∕ＮꎬＮ￣二甲基乙酰胺[１１]ꎬ但这些方法制得的ＢＣ材料结晶度均较低ꎬ导致机械性能也较差ꎮ而Ｎ￣甲基吡咯烷酮(ＮＭＰ)是一种通过解离氢键来分散ＢＣ的良好溶剂ꎬ可以使ＢＣ纤维链易于滑动并对齐ꎬ从而获得具有强机械性能的ＢＣ材料[１２]ꎮ自上而下的策略是制备高性能纤维素薄膜的一种简单㊁高效且环保的途径ꎮＨｕａｎｇ等[１３]将生物被膜纤维素进行逐层热压制得多层被膜纤维素薄膜ꎬ对其热压干燥得到单层被膜纤维素薄膜ꎬ其具有优异的力学性能(１４０.３ＭＰａ)ꎻＺｈｕ等[１４]采用自上而下法从各向异性的木材中制得各向同性的透明纸ꎬ其透光率高达９０％ꎮ同样地ꎬ该方法也可用于剥离制备石墨烯材料ꎬ如Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ等[１５]采用自上而下法使用透明胶带反复剥离热解石墨ꎬ最终得到了单层石墨烯[１６]ꎮ目前ꎬ系统研究自上而下法机械剥离ＢＣ制备纳米纤维膜(ＮａｎｏｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅꎬＮＦＭ)的工作尚未有报道ꎮ本文首先采用简单的溶剂置换与热压干燥法制备了ＢＣ干燥薄膜(简称干膜)ꎬ结合自上而下的机械剥离法ꎬ实现了高强度ＢＣ￣ＮＦＭ的制备ꎮ通过进一步加捻ＢＣ￣ＮＦＭꎬ制得ＢＣ纤维ꎻ在加捻前引入ＣＮＴ制得ＢＣ∕ＣＮＴ导电纤维ꎮ通过扫描电镜㊁Ｘ射线衍射仪和红外光谱仪等设备表征ＢＣ干膜㊁ＮＦＭ和ＢＣ纤维的形态与结构ꎬ并通过万能材料试验机和热重分析仪等设备分析ＢＣ干膜与ＮＦＭ的物化性能ꎮ该制备方法操作简单ꎬ所得的复合纤维材料可为智能可穿戴设备的研究提供参考ꎮ１㊀实㊀验１.１㊀实验材料ＢＣ水凝胶片(３２ｃｍˑ２６ｃｍˑ０.３ｃｍ)ꎬ桂林奇宏科技有限公司ꎻ氢氧化钠(ＮａＯＨꎬＡＲ)㊁Ｎ￣甲基吡咯烷酮(ＮＭＰꎬ９８％)和十二烷基苯磺酸钠(Ｃ１８Ｈ２９ＮａＯ３Ｓꎬ９５％)ꎬ上海阿拉丁试剂有限公司ꎻ多壁碳纳米管(ＭＷＣＮＴꎬ９５％)ꎬ深圳市穗恒科技有限公司ꎻ透明胶带ꎬ得力集团有限公司ꎻ去离子水ꎬ实验室自制ꎮ１.２㊀实验方法１.２.１㊀ＢＣ水凝胶片的预处理首先将ＢＣ水凝胶片用０.１ｍｏｌ∕ＬＮａＯＨ水溶液煮沸１ｈꎬ再用去离子水洗至中性ꎬ然后将纯化的ＢＣ水凝胶片在ＮＭＰ溶剂中浸泡２４ｈꎬ取出一片浸泡后的ＢＣ水凝胶片放置于两块铁板之间ꎬ将铁板放置于热压机中ꎬ在６０ħ㊁２０ＭＰａ的条件下热压４ｈ得到ＢＣ干膜ꎮ１.２.２㊀ＢＣ￣ＮＦＭｓ的制备首先ꎬ将热压所得的ＢＣ干膜粘在胶带的一端ꎬ然后拉动干膜以获得ＮＦＭꎬ在同一张ＢＣ干膜上重复进行机械剥离ꎬ将易得到的ＮＦＭ分别表示为１ｓｔ￣ＮＦＭ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ和３ｒｄ￣ＮＦＭꎬ以示区别ꎬ将未剥离的ＢＣ干膜表示为ＢＣｍｅｍｂｒａｎｅꎮ１.２.３㊀ＢＣ纤维的制备将得到的ＢＣ干膜和ＮＦＭｓ分别浸泡在去离子水中２４ｈꎬ加捻所得湿膜ꎬ得到的ＢＣ纤维分别命名为ＢＣｍｅｍｂｒａｎｅ￣ｆｉｂｅｒ㊁１ｓｔ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒ和３ｒｄ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒꎮＢＣ干膜加捻纤维与纳米纤维膜加捻纤维的捻数分别为１０ｔ∕ｃｍ和２５ｔ∕ｃｍꎬ方向为Ｓ捻ꎮ１.２.４㊀ＢＣ功能纤维的制备将１ｇ十二烷基苯磺酸钠溶解于２４４ｇ去离子水中ꎬ加入５ｇ多壁碳纳米管(ＭＷＣＮＴ)ꎬ搅拌使ＭＷＣＮＴ充分润湿ꎮ以此为基础ꎬ开展超声ꎬ超声时分散液会发热㊁起泡ꎬ每超声１０ｍｉｎ后ꎬ取分散液静置于冰水中降温消泡ꎬ更换水浴后继续超声ꎬ整个过程持续１~２ｈꎬ直至观察到ＭＷＣＮＴ在水中均匀分散开而无颗粒ꎮ然后将分散好的ＭＷＣＮＴ水溶液在６０ħ下加热并搅拌１ｈꎬ再将ＮＦＭ(此处以１ｓｔ￣ＮＦＭ为例)浸泡在质量分数为２％的ＭＷＣＮＴ溶液中ꎬ超声处理１０ｍｉｎꎬ然后加捻ꎮ捻数为２５ｔ∕ｃｍꎬ加捻方向为Ｓ捻ꎮＢＣ∕ＭＷＣＮＴ纤维在４５ħ干燥２ｈ后得到ꎮ１.３㊀测试与表征在Ｘ射线衍射仪(丹东方圆仪器有限公司ꎬＤＸ￣２７００ꎬ中国)上以反射模式对样品进行测试ꎮ２θ范围为５ʎ至４０ʎꎬ速度为１０(ʎ)∕ｍｉｎꎬ结晶度ＣＩ按式(１)计算:ＣＩ∕％＝Ｉ２００－ＩａｍＩ２００ˑ１００(１)式中:Ｉ２００是结晶峰的最大强度(２θ＝２２.８ʎ)ꎬＩａｍ是非结晶峰的最大强度(２θ＝１７.８ʎ)ꎮ在双光束紫外￣可见分光光度计上测量样品的固态紫外￣可见漫反射光谱ꎬ波长范围为４００~８００ｎｍꎬ分辨率为１ｎｍꎮＳＥＭ图像由场发射扫描电子显微镜(ＦＥ￣ＳＥＭꎬＵｌｔｒａ５５ꎬＺｅｉｓｓꎬ德国)来拍摄ꎮ热重分析(ＴＧＡ)在ＴＧＡ∕ＤＳＣ￣２(Ｍｅｔｔｌｅｒ￣Ｔｏｌｅｄｏꎬ瑞士)上进行ꎬ加热速度为１０ħ∕ｍｉｎꎬ温度范围从３０~８００ħꎬ氮气流量为４０ｍＬ∕ｍｉｎꎮ样品的拉伸试验是在万能材料试验机(５９４３ꎬＩＮＳＴＲＯＮꎬ美国)试验机进行的ꎮ使用ＦＴＩＲ光谱仪(ＮｉｃｏｌｅｔｉＳ５０ꎬＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｏｎꎬ美国)对样品的化学结构进行了分析ꎬ扫描范围为５００~４０００ｃｍ－１ꎬ测试方法为ＡＴＲ法ꎮ采用小角Ｘ射线散射仪(ＳＡＸＳꎬＸｅｕｓｓ３.０ꎬＸｅｎｏｃｓＳＡＳꎬ法国)对几组样品的内部结构特征进行了分析ꎬ其铜靶光管功率为３０Ｗꎬ焦斑直径为３０μｍꎻ样品处最大光通量为４.５ˑ１０８ｐｈｓ∕ｓꎻ探测器Ｅｉｇｅｒ２Ｒ１Ｍꎬ单个像素大小７５μｍꎻ获取的ｑ范围(标准品理论值):２θｍｉｎɤ０.０１３ʎꎬｑｍｉｎɤ０.０１２ｎｍ－１ꎬ２θｍａｘȡ７５ʎꎬｑｍａｘȡ４９ｎｍ－１ꎮ吸水率是通过重量分析进行的ꎬ将制备好的ＢＣ干膜和ＮＦＭｓ在室温下浸泡于水中２４ｈꎬ然后擦去表面的残留水ꎬ进行重量测量ꎬ每组样品重复３次取平均值ꎮ７６第５期陈钦钦等:细菌纤维素纳米纤维膜及纤维的制备与性能１.４㊀ＢＣ∕ＣＮＴ纤维作为监测人类运动的多功能传感器㊀㊀利用便携式精密电阻∕电容量测设备(挚盒０１ＲＣꎬ苏州瓜瓦科技有限公司)连接电脑ꎬ测试ＢＣ∕ＣＮＴ纤维的弯曲应变传感性能ꎮ将ＢＣ∕ＣＮＴ纤维分别附着在志愿者的手指和颈部ꎬＢＣ∕ＣＮＴ试样的测试长度为３.０ｃｍꎬ监测手指与颈部的轻微运动变化(包括手指弯曲㊁手腕弯曲㊁手指接触和吞咽动作)ꎬ通过电脑实时记录纤维的相对电阻变化ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀ＢＣ￣ＮＦＭｓ的制备及其形貌分析图１为ＮＦＭ的制备示意图ꎬ首先通过将ＢＣ水凝胶片浸泡在ＮＭＰ中２４ｈꎬＢＣ网络中的水分子被ＮＭＰ取代ꎬ水和ＢＣ中的纳米纤维间的氢键被削弱ꎬ而在ＢＣ和ＮＭＰ之间形成了新的氢键ꎮ进一步ꎬ经过热压干燥ꎬ得到ＢＣ干膜ꎬ将其粘在胶带上可实现机械逐层剥离ꎬ以同一片ＢＣ干膜上机械逐层剥离所得的三层ＮＦＭ为例展开研究ꎮ图２为ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的表面与横截面ＳＥＭ图ꎮ如图２(ａ１) (ａ４)所示ꎬＢＣ干膜与ＮＦＭｓ都具有层次结构ꎬ有从宏观到微观的不同大小的孔隙ꎮ原始ＢＣ干膜具有随机分布的有着网络结构的纳米纤维ꎬ表现出均匀致密的形貌ꎬ因为热压过程中水分的缓慢蒸发导致ＢＣ纳米纤维的重新组装和致密结构的形成ꎮ随着机械剥离步骤的进行ꎬＮＦＭｓ表面的纳米纤维结构逐渐变得分散ꎬ从１ｓｔ￣ＮＦＭꎬ２ｎｄ￣ＮＦＭ图１㊀机械逐层剥离制备ＮＦＭ示意及机理Ｆｉｇ.１㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＮＦＭｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌａｙｅｒ￣ｂｙ￣ｌａｙｅｒｐｅｅｌｉｎｇ图２㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ表面及横截面ＳＥＭ图Ｆｉｇ.２㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｓｕｒｆａｃｅａｎｄｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭ８６ 现代纺织技术第３１卷到３ｒｄ￣ＮＦＭꎬＮＦＭ的表面无序的纳米纤维数增多ꎬ表明利用ＮＭＰ的溶剂置换反应影响ＢＣ的自身结构ꎬ同时由图２(ｂ１) (ｂ４)可以看出ꎬＮＦＭ的横截面从紧密变为了分层结构ꎬ且层数随着机械剥离次数(１ｓｔ㊁２ｎｄ㊁３ｒｄ)的增加而增多ꎬ层与层之间距离变得越来越大ꎬ结构变得松散ꎬ证明了机械剥离可以实现对ＢＣ干膜分层结构的控制并且破坏了ＢＣ纳米纤维间的氢键ꎮ文献表明氢键网络是对纤维素的物理特性和链结构影响最大的因素[１７]ꎮ本工作使用ＮＭＰ削弱溶剂与ＢＣ纳米纤维之间氢键ꎬ氢键的明显减少使得纳米纤维更容易分离ꎬＢＣ的分子间和分子内氢键的减弱ꎬ促进了ＢＣ的机械剥离ꎬ进而导致ＮＦＭｓ表面有微纤丝的出现ꎮ２.２㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭ结构分析图３为ＢＣ干膜与ＮＦＭ的ＸＲＤ谱图ꎮ样品在１４.５ʎ㊁１６.７ʎ和２２.７ʎ附近有３个结晶峰ꎬ分别对应(１１０)㊁(１１０)和(２００)晶面ꎮ与ＢＣ干膜相比ꎬ１ｓｔ￣ＮＦＭ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ和３ｒｄ￣ＮＦＭ样品中的３个特征吸收峰均减弱ꎬ对应于(２００)晶面的结晶峰减弱最明显ꎬ在所有ＢＣ样品中ꎬ２２.７ʎ处的峰值占主导地位ꎬ而１４.５ʎ和１６.７ʎ处的峰值变弱ꎬ尤其是１６.７ʎ处的峰几乎消失ꎬ机械剥离前后ꎬ特征峰２θ值没有明显变化ꎮ表１中列出了计算得到的ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的结晶度指数(ＣＩ)ꎬ４种样品的结晶度在６７％~７３％之间ꎮ与ＢＣ干膜(７３％)相比ꎬ３种经过机械剥离的ＮＦＭ的ＣＩ均降低ꎬ３种ＮＦＭ的ＣＩ随着剥离次数的增加而降低ꎮ可能是因为ＮＭＰ渗入非结晶区ꎬ破坏其氢键ꎬ但又由于空间位阻ꎬＮＭＰ分子太大而无法穿透ＢＣ的结晶区域ꎬ因此结晶度维持在纤维素正常水平ꎬ晶体结构几乎不受影响[２１]ꎮ图４为ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的小角Ｘ射线散射(ＳＡＸＳ)图ꎮ所有样品的ＳＡＸＳ谱图均具有明显的环形衍射图案ꎬ表明针状空隙或纤维结构平行于纤维方向排列ꎬ结晶和非晶区存在周期性层状排列ꎮ大多数纤维素分子链在纳米纤维素膜内显示出首选的排列ꎬ这得到了Ｘ射线衍射(ＸＲＤ)分析的支持ꎬ并以小角散射图案显示ꎬ它显示了散射强度的高度各向异性分布ꎮ随着机械剥离次数的增加ꎬ垂直极轴附近的弧线变得越来越亮ꎬ表明纤维素纳米纤维的排列量增加[２４]ꎮ与此同时可以观察到ꎬ与图４(ａ)的ＢＣ干膜相比ꎬ图４(ｂ) (ｄ)中弧线半径变小ꎬ且３ｒｄ￣ＮＦＭ的ＳＡＸＳ谱图中经线方向峰值最小ꎬ可能是由于剥离过程中氢键的断裂ꎬ导致无序性上升ꎮ图３㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ.３㊀ＸＲＤｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ表１㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的结晶度Ｔａｂ.１㊀ＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ样品名称ＣＩ∕％ＢＣｍｅｍｂｒａｎｅ７３１ｓｔ￣ＮＦＭ７１２ｎｄ￣ＮＦＭ７０３ｒｄ￣ＮＦＭ６７图４㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的ＳＡＸＳ图Ｆｉｇ.４㊀ＳＡＸＳｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ９６ 第５期陈钦钦等:细菌纤维素纳米纤维膜及纤维的制备与性能㊀㊀图５为ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的ＦＴＩＲ谱图ꎮ４种ＢＣ样品的ＦＴＩＲ光谱显示在３２００~３５００ｃｍ－１的峰对应于ＮＭＰ与ＢＣ之间形成的氢键ꎮ８９８ｃｍ－１处的吸收峰表明了糖苷键的存在[２５]ꎮ１０５９ｃｍ－１的峰是由Ｃ Ｏ拉伸振动引起的ꎻ１６４０ｃｍ－１的吸收峰由细菌纤维素Ｏ Ｈ键的弯曲振动引起ꎻ２９１９ｃｍ－１的吸收峰由ＣＨ２ ＣＨ的拉伸振动产生[２８]ꎮ在ＢＣ干膜中ꎬ谱图中１６４０ｃｍ－１处的吸收峰强度明显大于经过机械剥离的１ｓｔ￣ＮＦＭ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ和３ｒｄ￣ＮＦＭꎬ且随着剥离次数的增加ꎬ强度减弱更为明显ꎬ可能是由于ＮＭＰ具有很强的亲水性ꎬ在水中的溶解度很大ꎬ可与水形成氢键ꎮ在溶剂置换过程中ꎬ随着含水率的下降ꎬ峰值降低ꎬ水的拉伸模式减弱[２９]ꎮ分析原因可能是由于ＮＭＰ能够断裂细菌纤维素分子间的氢键ꎬ并与纤维素分子中的羟基形成强的氢键ꎬ从而导致ＢＣ机械剥离过程中氢键的断裂[３０]ꎮ图５㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的ＦＴＩＲ谱图Ｆｉｇ.５㊀ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ纤维素膜的透光率与物质的组成和结构有关ꎮ图６使用固态ＵＶ￣Ｖｉｓ漫反射光谱对ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ在可见光范围内的透明度进行了量化ꎮ从图６中能够看出ꎬＢＣ干膜的透光率最低ꎬ在４００~８００ｎｍ范围内ꎬ透光率为１６％ꎮ当其经过机械剥离后ꎬＮＦＭ的透光率增加ꎬ其中１ｓｔ￣ＮＦＭ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ和３ｒｄ￣ＮＦＭ在４００~８００ｎｍ的透光率可分别达到１９％㊁２１％和２３％ꎮＮＦＭ透光率均比ＢＣ干膜高ꎬ其主要原因前者纳米纤维间形成的孔径比后者大ꎮ透光率与样品厚度㊁密度也有一定的联系ꎬ随着厚度的下降ꎬ密度的降低ꎬ增加了单位面积光的透过率ꎬ透光率会逐渐上升[３１]ꎮ同时ꎬ也证明了机械逐层剥离可以有效提升ＮＦＭ的透光度ꎮ图６㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的透光率Ｆｉｇ.６㊀ＴｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ液体吸收能力对于ＮＦＭ性能评估十分重要ꎮ图７为ＢＣ干膜与ＮＦＭ的吸水性能表征ꎬ由图７可得ꎬＢＣ干膜的吸水率仅为９３９％ꎬ而１ｓｔ￣ＮＦＭ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ㊁３ｒｄ￣ＮＦＭ的吸水率分别可达到１２４０％㊁１９８５％和２２８４％ꎬ这一现象与他们的ＳＥＭ图像所描述的微观结构一致ꎬ结构越松散ꎬ吸水能力就越强ꎮ３ｒｄ￣ＮＦＭ具有优异的水结合能力ꎬ吸水率为ＢＣ干膜的２.４倍ꎬ其在２４ｈ内至少可以容纳其自身重量的２２倍的水ꎮＢＣ干膜的机械逐层剥离过程导致ＮＦＭ吸水能力的增加ꎮＮＦＭ的高吸水能力对于伤口敷料在急性创伤时吸收血液和组织液具有重要意义ꎬ有助于ＢＣ在生物医学领域的应用ꎮ图７㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的吸水率Ｆｉｇ.７㊀ＷａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ图８为ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的应力￣应变曲线ꎮＢＣ干膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为２９.０ＭＰａ和２.９％ꎬＮＦＭ的力学性能明显提升ꎬ１ｓｔ￣ＮＦＭ和２ｎｄ￣ ０７ 现代纺织技术第３１卷ＮＦＭ的拉伸强度分别为１５２.５ＭＰａ㊁１５３.７ＭＰａꎬ断裂伸长率分别为４.８％㊁３.７％ꎮ而３ｒｄ￣ＮＦＭ的拉伸强度为３３８.０ＭＰａꎬ断裂伸长率为４.９％ꎬ其拉伸强度是ＢＣ干膜的１１.７倍ꎮ３ｒｄ￣ＮＦＭ样品中的纳米纤维缺乏氢键ꎬ由于氢键的减弱ꎬ加上纳米纤维较少ꎬ导致纠缠点较少ꎬ使得ＢＣ纳米纤维更容易定向拉伸ꎬ从而产生高强度[３２]ꎻ同时也使纳米纤维更容易沿应变方向相互滑过ꎬ导致更有弹性的行为ꎬ从而赋予了３ｒｄ￣ＮＦＭ高拉伸强度和高断裂伸长率ꎮ从上述结果可以观察到ꎬ随着机械剥离次数的增加ꎬＮＦＭ的拉伸强度呈现出逐层增加的趋势ꎬ该现象应归因于ＢＣ自身具有较高的强度ꎬ除此之外ꎬ经热压处理制成的ＢＣ干膜形成了更多氢键ꎬ使其机械强度大幅提高ꎮ基于上述现象ꎬ可以说明是溶剂ＮＭＰ和剥离次数的协同作用对ＢＣ微纤维的机械性能造成了影响ꎮ图８㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的应力￣应变曲线Ｆｉｇ.８㊀Ｓｔｒｅｓｓ￣ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ图９(ａ)为ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的ＴＧＡ曲线ꎬ所有膜的热降解可以根据重量损失分为３个阶段的分解:第一阶段(４０~２４０ħ)是由水蒸发引起的ꎻ第二阶段(２４０~３５０ħ)涉及ＢＣ的分解ꎻ第三阶段(３５０~８００ħ)是由残余链的分解引起的ꎮＢＣ这种原材料的结构保持了其结构的完整性ꎬ使得ＢＣ干膜与ＮＦＭ的热重曲线出现微小变化ꎮ图９(ｂ)是ＢＣ干膜与ＮＦＭ的ＤＴＧ曲线ꎬ分析得到ＮＦＭ最大分解温度出现在３３３.７~３３９.５ħ之间ꎬ而ＢＣ干膜的最大分解温度为３５９.７ħꎬ机械剥离明显降低了纳米纤维膜的主失重峰温度ꎮ主失重峰主要是由于纤维素的降解过程ꎬ如解聚㊁脱水和葡糖基单元的分解ꎬ然后形成炭化的残余物ꎮ样品重量的急剧下降可以归因于ＮＭＰ的预处理破坏了ＢＣ的分子间和分子内氢键ꎮ图９㊀ＢＣ干膜与ＮＦＭｓ的ＴＧ和ＤＴＧ曲线Ｆｉｇ.９㊀ＴＧａｎｄＤＴＧｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄＮＦＭｓ２.３㊀ＢＣ纤维形貌分析图１０为ＢＣ纤维的表面ＳＥＭ图ꎮ图１０(ａ１)和(ａ２) (ａ４)分别为加捻ＢＣ干膜和ＮＦＭ得到的纤维的表面低倍ＳＥＭ图像ꎮ从图１０中可得ꎬＢＣｍｅｍｂｒａｎｅ￣ｆｉｂｅｒ的直径远大于１ｓｔ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒ㊁２ｎｄ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒ和３ｒｄ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒꎬ表明机械逐层剥离可以有效降低ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒ的直径ꎮ在所有纤维中ꎬ３ｒｄ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒ的纤维表面是最光滑的ꎬ结构也最紧密ꎮ而ＢＣ干膜加捻而成的纤维表面与ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒｓ相比更为粗糙ꎬ归因于ＢＣ干膜厚度较大ꎬ其在加捻的过程中纤维素层与层之间过于堆积ꎬ从而使层与层之间界面作用变弱ꎬ导致纤维表面存在许多孔隙ꎮ图１０(ｂ１) (ｂ４)为高倍率下４种纤维的表面ＳＥＭ图ꎬ可以看出ꎬ加捻工艺增强了纤维素链之间的取向排列[３５]ꎮ１７ 第５期陈钦钦等:细菌纤维素纳米纤维膜及纤维的制备与性能图１０㊀ＢＣ纤维的表面低倍与高倍ＳＥＭ图Ｆｉｇ.１０㊀ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｔｈｅＢＣｍｅｍｂｒａｎｅ￣ｆｉｂｅｒａｎｄＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒｉｎｌｏｗｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ２.４㊀ＢＣ∕ＣＮＴ纤维导电性能研究通过在加捻前将ＣＮＴ引入ＮＦＭ中可制得ＢＣ∕ＣＮＴ纤维ꎬ图１１为ＢＣ∕ＣＮＴ纤维作为监测人类运动的应变传感器ꎮ如图１１(ａ)所示ꎬ长为３.０ｃｍ的一根ＢＣ∕ＣＮＴ纤维附着在伸直的手指附近来充当现场传感器ꎬ从而检测手指弯曲又伸直的轻微运动变化ꎮ很明显ꎬＢＣ∕ＣＮＴ传感器的电阻响应在连续的弯曲运动和伸直运动中显示可重复的趋势ꎬ其中弯曲过程中电阻变化增加(０~１.５％)ꎬ随着手指伸直电阻变化降低(１.５％至０左右)ꎬ实现了对手指的小运动的有效监测ꎮ在图１１(ｂ)中ꎬ当志愿者将手势从悬空转为接触时ꎬ电阻变化增加(０~２.０％)ꎬ而由接触状态变为悬空时电阻变化降低(２.０％至０左右)ꎮ同样的ꎬ从图１１(ｃ)中可以看出ＢＣ∕ＣＮＴ纤维还可用来监测手腕的微小运动变化ꎮ此外ꎬ该ＢＣ∕ＣＮＴ传感器连接在志愿者的脖子上的喉咙处监测吞咽活动ꎬ如图１１(ｄ)所示ꎬ传感器依旧显示出连续可重复的趋势ꎮ传感器电信号随着运动状态的改变瞬时变化ꎬ瞬时电阻响应拓宽了ＢＣ∕ＣＮＴ纤维在可穿戴设备领域的应用ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１１㊀ＢＣ∕ＣＮＴ纤维作为监测人类运动的多功能传感器Ｆｉｇ.１１㊀ＢＣ∕ＣＮＴｆｉｂｅｒａｓａｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｅｎｓｏｒｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｈｕｍａｎｍｏｖｅｍｅｎｔ２７ 现代纺织技术第３１卷３㊀结㊀论本文采用溶剂置换和热压干燥的方式对ＢＣ干膜进行处理ꎬ结合自上而下的机械剥离法成功制备了不同厚度的ＮＦＭꎻ进一步将ＢＣ干膜与ＮＦＭ进行加捻ꎬ制得ＢＣ纤维ꎮ加捻前复合ＣＮＴ可制得导电纤维ꎮ通过表征分析ＢＣ干膜㊁ＮＦＭ和ＢＣ纤维的结构特征ꎬ并且进行了拉伸性能㊁热稳定性与吸水率等测试ꎬ主要结论如下:ａ)ＳＥＭ图像显示原始ＢＣ干膜表面纳米纤维呈随机分布ꎬＮＦＭ表面的纳米纤维结构相较ＢＣ干膜变得分散且伴随有微纤丝的出现ꎬ从１ｓｔ￣ＮＦＭꎬ２ｓｔ￣ＮＦＭ到３ｒｄ￣ＮＦＭꎬＢＣ￣ＮＦＭ的表面无序的纳米纤维数越来越多ꎬ证明机械剥离破坏了ＢＣ内部的氢键ꎮｂ)通过机械剥离ＢＣ干膜可以得到三层厚度为５.０~８.０μｍ的ＮＦＭꎬ其中３ｒｄ￣ＮＦＭ厚度为５.０μｍꎬ厚度相对１ｓｔ￣ＮＦＭ和２ｎｄ￣ＮＦＭ分别降低了３.０㊁１.５μｍꎮｃ)３ｒｄ￣ＮＦＭ具有优异的力学性能ꎬ拉伸应力可达３３８.０ＭＰａꎬ为ＢＣ干膜的１１.７倍ꎻ３ｒｄ￣ＮＦＭ的吸水率高达２２８４％ꎬ为ＢＣ干膜的２.４倍ꎻ机械剥离所得ＮＦＭ均具有良好的热稳定性ꎮｄ)经复合与加捻方式制备的ＢＣ∕ＣＮＴ纤维ꎬ具有较好应变传感性能ꎬ可有效监测手指弯曲㊁手腕弯曲㊁手指接触和吞咽的微小运动变化ꎬ且相对电阻变化范围在０~２％之间ꎬ为未来应用于可穿戴设备提供了无限可能ꎮ参考文献:[１]汪丽粉ꎬ李政ꎬ贾士儒ꎬ等.细菌纤维素性质及应用的研究进展[Ｊ].微生物学通报ꎬ２０１４ꎬ４１(８):１６７５￣１６８３.ＷＡＮＧＬｉｆｅｎꎬＬＩＺｈｅｎｇꎬＪＩＡＳｈｉｒｕꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ[Ｊ].ＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙＣｈｉｎａꎬ２０１４ꎬ４１(８):１６７５￣１６８３.[２]ＢＬＡＮＣＯＰＡＲＴＥＦＧꎬＳＡＮＴＯＳＯＳＰꎬＣＨＯＵＣＣꎬｅｔａｌ.Ｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎꎬｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ[Ｊ].ＣｒｉｔｉｃａｌＲｅｖｉｅｗｓｉｎＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４０(３):３９７￣４１４.[３]ＳＲＩＰＬＡＩＮꎬＰＩＮＩＴＳＯＯＮＴＯＲＮＳ.Ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ￣ｂａｓｅｄｍａｇｎｅｔｉｃｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ:Ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓꎬ２０２１ꎬ２５４:１１７２２８.[４]袁微微ꎬ唐海哲.静电纺细菌纤维素基复合材料研究进展[Ｊ].轻纺工业与技术ꎬ２０２２ꎬ５１(５):１０９￣１１１.ＹＵＡＮＷｅｉｗｅｉꎬＴＡＮＧＨａｉｚｈｅ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃａｌｌｙｓｐｕｎｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ￣ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ[Ｊ].ＬｉｇｈｔａｎｄＴｅｘｔｉｌｅＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ５１(５):１０９￣１１１.[５]白雪梦ꎬ王璐瑶ꎬ郑雅慧ꎬ等.纤维素∕无机复合材料:纤维素及其衍生物的矿化与应用[Ｊ].复合材料科学与工程ꎬ２０２２ꎬ３３９(４):１２０￣１２８.ＢＡＩＸｕｅｍｅｎｇꎬＷＡＮＧＬｕｙａｏꎬＺＨＥＮＧＹａｈｕｉꎬｅｔａｌ.Ｏｒｇａｎｉｃ∕ｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ:Ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ[Ｊ].ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２２ꎬ３３９(４):１２０￣１２８. [６]ＢＩＮＥＬＬＩＭＲꎬＲＶＨＳＰＡꎬＰＩＳＡＴＵＲＯＧꎬｅｔａｌ.Ｌｉｖｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｍａｄｅｂｙ３Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇｃｅｌｌｕｌｏｓｅ￣ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｉｎｇｒａｎｕｌａｒｇｅｌｓ[Ｊ].ＢｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓＡｄｖａｎｃｅｓꎬ２０２２ꎬ１４１:２１３０９５.[７]ＣＡＺＯＮＰꎬＶＡＺＱＵＥＺＭ.Ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｓａｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｆｏｏｄｐａｃｋａｇｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ:Ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＦｏｏｄＨｙｄｒｏｃｏｌｌｏｉｄｓꎬ２０２１ꎬ１１３:１０６５３０.[８]田萃钰ꎬ陆赵情ꎬ宁逗逗ꎬ等.多壁碳纳米管￣细菌纤维素复合薄膜的制备及其力学性能[Ｊ].复合材料学报ꎬ２０２３ꎬ４０(２):１０９６￣１１０４.ＴＩＡＮＣｕｉｙｕꎬＬＵＺｈａｏｑｉｎｇꎬＮＩＮＧＤｏｕｄｏｕꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｕｌｔｉ￣ｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ￣ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓ[Ｊ].ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａꎬ２０２３ꎬ４０(２):１０９６￣１１０４.[９]ＵＬ￣ＩＳＬＡＭＭꎬＫＨＡＮＳꎬＵＬＬＡＨＭＷꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｐｌａｎｔａｎｄｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｐｅｌｌｉｃｌｅｓｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｆｒｏｍｄｉｓｓｏｌｖｅｄｓｔａｔｅｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓꎬ２０１９ꎬ１３７:２４７￣２５２. [１０]ＰＨＩＳＡＬＡＰＨＯＮＧＭꎬＳＵＷＡＮＭＡＪＯＴꎬＳＡＮＧＴＨＥＲＡＰ￣ＩＴＩＫＵＬＰ.Ｎｏｖｅｌｎａｎｏｐｏｒｏｕｓｍｅｍｂｒａｎｅｓｆｒｏｍｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００８ꎬ１０７(１):２９２￣２９９.[１１]ＣＨＥＮＰꎬＫＩＭＨＳꎬＫＷＯＮＳＭꎬｅｔａｌ.Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ∕ｍｕｌｔｉ￣ｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｂｅｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｗｅｔ￣ｓｐｉｎｎｉｎｇ[Ｊ].ＣｕｒｒｅｎｔＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２００９ꎬ９(２):ｅ９６￣ｅ９９.[１２]ＦＥＲＧＵＳＯＮＡꎬＫＨＡＮＵꎬＷＡＬＳＨＭꎬｅｔａｌ.Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎａｎｄａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔｓ[Ｊ].Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓꎬ２０１６ꎬ１７(５):１８４５￣１８５３.[１３]ＨＵＡＮＧＤꎬＬＩＤꎬＭＯＫＷꎬｅｔａｌ.Ｔｏｐ￣ｄｏｗｎｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｔｕｎｉｃａｔｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅｆｉｌｍｓｗｉｔｈｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅꎬ２０２１ꎬ２８(１６):１０４１５￣１０４２４.[１４]ＺＨＵＭＷꎬＪＩＡＣꎬＷＡＮＧＹＬꎬｅｔａｌ.Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃｐａｐｅｒｄｉｒｅｃｔｌｙｆｒｏｍａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｗｏｏｄ:Ｔｏｐ￣ｄｏｗｎｇｒｅｅｎｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｓｕｂｓｔｒａｔｅｔｏｗａｒｄｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ[Ｊ].ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓꎬ２０１８ꎬ１０(３４):２８５６６￣２８５７１.３７第５期陈钦钦等:细菌纤维素纳米纤维膜及纤维的制备与性能[１５]ＮＯＶＯＳＥＬＯＶＫＳꎬＧＥＩＭＡＫꎬＭＯＲＯＺＯＶＳＶꎬｅｔａｌ.Ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｉｎａｔｏｍｉｃａｌｌｙｔｈｉｎｃａｒｂｏｎｆｉｌｍｓ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２００４ꎬ３０６(５６９６):６６６￣６６９.[１６]张亚婷ꎬ严心娥ꎬ刘国阳ꎬ等.煤基石墨烯系列材料的可控制备及其在ＣＯ２还原过程中的应用进展[Ｊ].洁净煤技术ꎬ２０２２ꎬ２８(８):１￣１４.ＺＨＡＮＧＹａｔｉｎｇꎬＹＡＮＸｉｎ'ｅꎬＬＩＵＧｕｏｙａｎｇꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｂａｓｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｓｅｒｉｅｓｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＣＯ２ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ[Ｊ].ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２２ꎬ２８(８):１￣１４.[１７]崔静磊ꎬ桂晓光ꎬ王茜ꎬ等.纤维素改性材料对重金属吸附性能的研究进展[Ｊ].功能材料ꎬ２０２１ꎬ５２(３):３０５０￣３０５９.ＣＵＩＪｉｎｇｌｅｉꎬＧＵＩＸｉａｏｇｕａｎｇꎬＷＡＮＧＱｉａｎꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０２１ꎬ５２(３):３０５０￣３０５９. [１８]马光瑞ꎬ和铭ꎬ杨桂花ꎬ等.低共熔溶剂体系预处理制备纤维素纳米纤丝及其性能研究[Ｊ].林产化学与工业ꎬ２０２１ꎬ４１(４):６９￣７６.ＭＡＧｕａｎｇｒｕｉꎬＨＥＭｉｎｇꎬＹＡＮＧＧｕｉｈｕａꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｎａｎｏｆｉｂｒｉｌｂｙｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｄｅｅｐｅｕｔｅｃｔｉｃｓｏｌｖｅｎｔｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓꎬ２０２１ꎬ４１(４):６９￣７６.[１９]朱亚崇ꎬ吴朝军ꎬ于冬梅ꎬ等.纳米纤维素制备方法的研究现状[Ｊ].中国造纸ꎬ２０２０ꎬ３９(９):７４￣８３.ＺＨＵＹａｃｈｏｎｇꎬＷＵＺｈａｏｊｕｎꎬＹＵＤｏｎｇｍｅｉꎬｅｔａｌ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｕｌｐ＆Ｐａｐｅｒꎬ２０２０ꎬ３９(９):７４￣８３.[２０]王佳溪ꎬ苏艳群ꎬ刘金刚.阳离子化纤维素纳米纤丝的制备技术及应用进展[Ｊ].中国造纸学报ꎬ２０２２ꎬ３７(２):９４￣１０１.ＷＡＮＧＪｉａｘｉꎬＳＵＹａｎｑｕｎꎬＬＩＵＪｉｎｇａｎｇ.Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃａｔｉｏｎｉｃｃｅｌｌｕｌｏｓｅｎａｎｏｆｉｂｒｉｌ[Ｊ].ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＰｕｌｐａｎｄＰａｐｅｒꎬ２０２２ꎬ３７(２):９４￣１０１.[２１]ＷＵＺＴꎬＣＨＥＮＳＹꎬＷＵＲＬꎬｅｔａｌ.Ｔｏｐ￣ｄｏｗｎｐｅｅｌｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｔｏｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｕｌｔｒａｔｈｉｎｆｉｌｍｓａｎｄｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌꎬ２０２０ꎬ３９１:１２３５２７.[２２]ＣＡＩＪꎬＺＨＡＮＧＬꎬＺＨＯＵＪꎬｅｔａｌ.ＭｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎｔｆｉｂｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎＮａＯＨ∕ｕｒｅａａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ:Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２００７ꎬ１９(６):８２１￣８２５.[２３]ＺＨＵＫＫꎬＷＡＮＧＹꎬＬＵＡꎬｅｔａｌ.Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ∕ｃｈｉｔｏｓａｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎｔｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈｔｗｏ￣ｓｗｉｔｃｈｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ[Ｊ].ＡＣＳＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ７(７):６９８１￣６９９０.[２４]ＷＡＮＧＳꎬＬＩＴꎬＣＨＥＮＣＪꎬｅｔａｌ.Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔꎬａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｂｉｏｆｉｌｍｗｉｔｈａｌｉｇｎｅｄｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１８ꎬ２８(２４):１７０７４９１.[２５]张晓颖ꎬ荣新山ꎬ徐吉成ꎬ等.玄武岩纤维表面改性对生物膜附着性能的影响[Ｊ].材料工程ꎬ２０１９ꎬ４７(５):１２９￣１３６.ＺＨＡＮＧＸｉａｏｙｉｎｇꎬＲＯＮＧＸｉｎｓｈａｎꎬＸＵＪｉｃｈｅｎｇꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂａｓａｌｔｆｉｂｅｒｏｎｂｉｏｆｉｌｍａｔｔａｃｈｍｅｎｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１９ꎬ４７(５):１２９￣１３６.[２６]ＩＬＬＡＭＰꎬＳＨＡＲＭＡＣＳꎬＫＨＡＮＤＥＬＷＡＬＭ.Ｔｕｎｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ:Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｒｙｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１９ꎬ５４(１８):１２０２４￣１２０３５.[２７]ＡＢＲＡＬＨꎬＣＨＡＩＲＡＮＩＭＫꎬＲＩＺＫＩＭＤꎬｅｔａｌ.Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｎａｎｏｐａｐｅｒｆｉｌｍａｆｔｅｒｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏｄｒｙａｎｄｈｕｍｉｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１ꎬ１１:８９６￣９０４.[２８]ＵＳＨＡＲＡＮＩＭꎬＵＤＡＹＡＳＡＮＫＡＲＫꎬＡＮＵＡＰＰＡＩＡＨＫＡ.ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｇｒａｐｅｍｅｄｉｕｍｂｙｎａｔｉｖｅｉｓｏｌａｔｅＧｌｕｃｏｎａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｓｐ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅꎬ２０１１ꎬ１２０(５):２８３５￣２８４１.[２９]ＶＥＬＡＺＱＵＥＺＧꎬＨＥＲＲＥＲＡ￣ＧＯＭＥＺＡꎬＭＡＲＴＩＮ￣ＰＯＬＯＭＯ.Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｏｕｎｄｗａｔｅｒｔｈｒｏｕｇｈｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｉｎｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００３ꎬ５９(１):７９￣８４.[３０]付时雨.纤维素的研究进展[Ｊ].中国造纸ꎬ２０１９ꎬ３８(６):５４￣６４.ＦＵＳｈｉｙｕ.Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｃｅｌｌｕｌｏｓｅｒｅｓｅａｒｃｈ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｕｌｐ＆Ｐａｐｅｒꎬ２０１９ꎬ３８(６):５４￣６４.[３１]朱杰君ꎬ孙海斌ꎬ吴耀政ꎬ等.石墨烯的制备㊁表征及其在透明导电膜中的应用[Ｊ].物理化学学报ꎬ２０１６ꎬ３２(１０):２３９９￣２４１０.ＺＨＵＪｉｅｊｕｎꎬＳＵＮＨａｉｂｉｎꎬＷＵＹａｏｚｈｅｎｇꎬｅｔａｌ.Ｇｒａｐｈｅｎｅ:ｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｌｍｓ[Ｊ].ＡｃｔａＰｈｙｓｉｃｏ￣ＣｈｉｍｉｃａＳｉｎｉｃａꎬ２０１６ꎬ３２(１０):２３９９￣２４１０.[３２]ＺＨＡＮＧＭＨꎬＣＨＥＮＳＹꎬＳＨＥＮＧＮꎬｅｔａｌ.Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｔｕｎａｂｌｅｈｉｇｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓꎬｎｏｎ￣ｓｗｅｌｌｉｎｇａｎｄｂｉｏｎｉｃｎａｎｏｆｌｕｉｄｉｃｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒ[Ｊ].Ｎａｎｏｓｃａｌｅꎬ２０２１ꎬ１３(１７):８１２６￣８１３６.[３３]ＲＯＭＡＮＭꎬＷＩＮＴＥＲＷＴ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｌｆａｔｅｇｒｏｕｐｓｆｒｏｍｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ[Ｊ].Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓꎬ２００４ꎬ５(５):１６７１￣１６７７.[３４]ＢＡＲＵＤＨＳꎬＲＩＢＥＩＲＯＣＡꎬＣＲＥＳＰＩＭＳꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｒｍａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ￣ｐｈｏｓｐｈａｔｅ４７ 现代纺织技术第３１卷ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍｅｍｂｒａｎｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣａｌｏｒｉｍｅｔｒｙꎬ２００７ꎬ８７(３):８１５￣８１８.[３５]薛元ꎬ曹艳.环锭纺加捻三角区纤维转移机理及其运动规律分析[Ｊ].纺织学报ꎬ２００５ꎬ２６(５):３１￣３３.ＸＵＥＹｕａｎꎬＣＡＯＹａｎ.Ｍｉｇｒａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｉｂｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒｍｏｖｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｉｎｔｈｅｔｗｉｓｔｉｎｇｔｒｉａｎｇｕｌａｒｓｐａｃｅｏｆｒｉｎｇｓｐｉｎｎｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２００５ꎬ２６(５):３１￣３３.ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅｎａｎｏｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄｆｉｂｅｒｓＣＨＥＮＱｉｎｑｉｎ１ꎬＸＵＺｈａｏｍｅｉ２ꎬＭＡＴｉｎｇｆａｎｇ２ꎬＦＵＦｅｉｙａ１ꎬＬＩＵＸｉａｎｇｄｏｎｇ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ￣ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００１８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＨａｎｇｚｈｏｕＷＥＮＳＬＩＳｉｌｋＤｉｇｉｔａｌＰｒｉｎｔｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄꎬＨａｎｇｚｈｏｕ３１００２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ＢＣ ａｓａｓｕｉｔａｂｌｅａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｔｏｐｅｔｒｏｌｅｕｍ￣ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｓｍａｎｙｉｎｈｅｒｅｎｔａｎｄｕｎｉｑｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙ ｂｒｅａｔｈａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈ￣ｗａｔｅｒｈｏｌｄｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ.Ｂｕｔｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｉｓｓｏｌｖｅｉｎｃｏｍｍｏｎｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｔｉｇｈｔｉｎｔｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒａｎｄｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓ.ＢＣｕｓｕａｌｌｙｅｘｉｓｔｓｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｔｈｉｎｍｅｍｂｒａｎｅｓ ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＢＣｄｒｉｅｄｍｅｍｂｒａｎｅｓａｒｅｐｏｏｒ.ＴｈｅｃｕｒｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｐｒｅｐａｒｉｎｇＢＣｎａｎｏｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅｓ ＮＦＭｓ ｗｉｔｈＢＣｆｉｂｅｒｓａｌｌｉｎｅｖｉｔａｂｌｙｄｅｓｔｒｏｙｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＢＣ.Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ ｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｗａｔｅｒａｎｄｎａｎｏｆｉｂｅｒｓｉｎＢＣｈｙｄｒｏｇｅｌｍｅｍｂｒａｎｅｓｗａｓｗｅａｋｅｎｅｄｂｙｔｈｅｓｏｌｖｅｎｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｔｈｅｌａｙｅｒ￣ｂｙ￣ｌａｙｅｒｐｅｅｌｉｎｇｏｆＢＣｄｒｙｍｅｍｂｒａｎｅｓｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｈｏｔ￣ｐｒｅｓｓｉｎｇｄｒｙｉｎｇｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｏｐ￣ｄｏｗｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈＢＣ￣ＮＦＭ ａｎｄＢＣｆｉｂｅｒｓｃｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｆｕｒｔｈｅｒｔｗｉｓｔｉｎｇｏｆＮＦＭｓ.Ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＢＣｄｒｙｍｅｍｂｒａｎｅ ＮＦＭｓａｎｄＢＣｆｉｂｅｒｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｂｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅａｎｓｓｕｃｈａｓｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ Ｘ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｚｅｒ ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｈｅｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｉｎｇｆｉｂｅｒＢＣ∕ＣＮＴｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｅｍｂｅｄｄｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓＣＮＴｉｎｔｏＮＦＭｓｂｅｆｏｒｅｔｗｉｓｔｉｎｇ.ＴｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｔｈｅＢＣ∕ＣＮＴｆｉｂｅｒｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅａｃｈ２％.ＩｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｒａｎｄｏｍｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｎａｎｏｆｉｂｅｒｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅＢＣｄｒｙｍｅｍｂｒａｎｅａｌｌｈａｖｅａｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｘｈｉｂｉｔａｄｅｎｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ａｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｅｌｉｎｇｓｔｅｐｐｒｏｃｅｅｄｓ ｔｈｅｎａｎｏｆｉｂｅｒｓｏｎｔｈｅＮＦＭｓｕｒｆａｃｅｂｅｃｏｍｅｄｉｓｐｅｒｓｅｄａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄｎａｎｏｆｉｂｅｒｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈａｔＮＭＰｗｅａｋｅｎｓｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｏｌｖｅｎｔａｎｄｔｈｅＢＣｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ ｔｈｕｓｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｅｌｉｎｇｏｆＢＣ ａｎｄｉｎｔｕｒｎｌｅａｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｓｏｎｔｈｅＮＦＭｓｕｒｆａｃｅ.ＴｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｏｆａｌｌｔｈｒｅｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙｅｘｆｏｌｉａｔｅｄＮＦＭｓｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｄｒｙＢＣｍｅｍｂｒａｎｅ ａｎｄｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｏｆ３ｒｄ￣ＮＦＭｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅＮＭＰｔｒｅａｔｍｅｎｔｄｏｅｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｔｈｅＢＣｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｔｈｅｓｍａｌｌ￣ａｎｇｌｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｒｃｄｉａｍｅｔｅｒｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｓｓｍａｌｌｅｒｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐｐｉｎｇｎｕｍｂｅｒ ａｎｄｔｈｅ３ｒｄ￣ＮＦＭｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔ ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｉｐｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｒｅａｋｓｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓｉｎｓｉｄｅＢＣａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｄｉｓｏｒｄｅｒ.ＴｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌｐｅａｋｏｆｔｈｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅＣ Ｈｂｏｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｅｅｌｉｎｇ ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｅｓｔｈａｔＮＭＰｃａｎｂｒｅａｋｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓｂｅｔｗｅｅｎＢＣｍｏｌｅｃｕｌｅｓａｎｄｆｏｒｍｎｅｗｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓｗｉｔｈｔｈｅｈｙｄｒｏｘｙｌｇｒｏｕｐｓｉｎＢＣｍｏｌｅｃｕｌｅｓ.ＴｈｅＮＦＭｓｗｉｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ５.０ｔｏ８.０μｍｓｈｏｗａｍａｘｉｍｕｍｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆ２３％ ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆ２ ２８４％ａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ３３８.０ＭＰａ ｅａｃｈｏｆｗｈｉｃｈｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅＢＣｄｒｙｍｅｍｂｒａｎｅ.ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅＢＣｄｒｙｍｅｍｂｒａｎｅ ３５９.７ħ ｔｈｅｍａｉｎｗｅｉｇｈｔｌｏｓｓｐｅａｋｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｆａｌｌｔｈｅｔｈｒｅｅＮＦＭｓａｒｅｒｅｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ３３３.７ｔｏ３３９.５ħ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇｔｈｅｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒａｎｄｉｎｔｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓｏｆＢＣｂｙＮＭＰ.ＳｕｒｆａｃｅＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＢＣｆｉｂｅｒｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ３ｒｄ￣ＮＦＭ￣ｆｉｂｅｒｈａｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｉｇｈｔｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｒｏｖｉｎｇｔｈａｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｅｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆＮＦＭｓ￣ｆｉｂｅｒａｎｄｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｎｓｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｂｅｒ.ＴｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｉｎｙｈｕｍａｎｂｏｄｙｍｏｖｅｍｅｎｔｓｂｙＢＣ∕ＣＮＴｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｂｅｒｓｆｕｌｌｙｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｉｒｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｓｍａｒｔｗｅａｒａｂｌｅｄｅｖｉｃｅｓ.ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｓｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄａｔａｆｏｒｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＢＣ￣ＮＦＭｓｂｙｔｏｐ￣ｄｏｗｎｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｅｌｉｎｇ ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｎｅｗｉｄｅａｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ￣ｓｔｒｅｎｇｔｈＮＦＭｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｅｌｉｎｇ ｎａｎｏｆｉｂｅｒｍｅｍｂｒａｎｅ ｔｗｉｓｔ ｓｔｒａｉｎｓｅｎｓｉｎｇ５７ 第５期陈钦钦等:细菌纤维素纳米纤维膜及纤维的制备与性能。

细菌纤维素的研究和应用新进展纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，主要分布于植物如树木、棉花等中，它是形成植物细胞壁的主要成分，也是形成许多真菌、藻类细胞壁的主要成分。

随着人们对纤维素类产品需求的增加，人们获取纤维素的方法正不断地改进和更新。

近年，发现一些细菌也能产生纤维素，其结构、理化特性和生化特性等皆与植物纤维素有较大的差异，与植物纤维相比，细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是由超微纤维组成的超微纤维网。

不仅是地球上除植物纤维素之外的另一类由细菌合成的天然惰性材料,而且是自1989 年Yamanaka 等[1]发现BC具有独特的功能后，以微生物作为载体，在分子水平上有高纯度、高结晶度、绿色环保的BC成为世界上公认的性能优异的新型生物学材料。

本文就BC的结构、性质、研究历史以及在生物医学材料上的应用综述如下。

1细菌纤维素的结构与特性1.1细菌纤维素的结构特点：BC是由葡萄糖分子以β-1,4糖苷键聚合而成的一种具有多孔性结构及一定纳米级孔径分布的高分子材料[2]。

早在1940 年，人们就用电镜观察到BC由独特的束状纤维组成，这种束状纤维的宽度大约为100 nm，厚度为3～8 nm，每一束由许多微纤维组成，而微纤维又与其晶状结构相关。

术醋杆菌（A.xylinum）是合成BC最强的细菌之一[3]，BC的生物合成可分为聚合、分泌、组装、结晶四大过程，这四大过程是高度耦合的，并和细胞膜上的特定位点密切相关。

1.2 細菌纤维素有许多独特的性质：①强的持水性和透气性：BC是一种水不溶性的惰性支持物，有很多“孔道”,有良好的透气、透水性能。

依据合成条件的不同，它能吸收60～700倍于其干重的水份[2]，未经干燥的BC的强持水性能(waterretentionvalues，wRv)值高达1000%以上，冷冻干燥后的持水能力仍超过600%。

经100℃干燥后的BC在水中的再溶胀能力与棉短绒相当，即有非凡的持水性,并具有高湿强度[4]；②高化学纯度和高结晶度：BC是一种“纯纤维素”，以100%纤维素的形式存在,不含半纤维素、木质素、果胶和其他细胞壁成分,结构单一，提纯过程简单；③较高的生物适应性和生物可降解性：Helenius等[5]开展了BC植入小鼠皮下组织的生物适应性研究及Klenm等[6]用BC微管材料取代老鼠颈动脉的研究都表明BC与老鼠身体没有任何排斥反应。

纤维素材料：研究进展与展望这次讲座阐述了纤维素材料的研究背景、研究现状和进展及对今后的展望与思考。

主要部分为现状和进展，分别为纤维素材及纤维素功能化两部分。

以下是详细内容。

1 背景纤维素是自然界储量最大的天然高分子，自然界中每年通过光合作用生产的纤维素约为1011-1012吨。

目前只有约0.2%的纤维素得到应用。

近年来随着石油、煤炭储量的下降以及石油价格的飞速增长、各国对环境污染问题的日益关注和重视使纤维素这种可持续发展的再生资源的应用愈来愈受到重视.1.1 纤维素的结构纤维素的化学结构由D-吡喃葡萄糖环彼此以β-1，4-糖苷键以C1椅式构象联结而成的线形高分子。

纤维素大分子之间，纤维素和水分子之间，或者纤维素大分子内部都可以形成氢键。

氢键决定了纤维素的多种特性：自组装性、结晶性、形成原纤的多相结构、吸水性、可及性和化学活性等各种特殊性能。

1.2 纤维素的原料主要的纤维素原料是棉花、木材、禾草类植物。

除植物界外，细菌、动物也能制造出纤维素。

近年来，人工合成纤维素的研究工作也取得了较大的进展。

2 纤维素材料现状和进展2.1 纤维素材料2.1.1纳米纤维素纳米纤维素的制备方法分为化学法、机械法、细菌合成法。

纳米纤维素的独特性能为天然、可再生、可生物降解、高的强度和模量、具有化学功能性（如用于化学改良性）、尺寸稳定性好、良好的吸湿性能、热稳定性好。

纳米纤维素的应用范围包括能量储存装置、新型复合材料、手性分离材料、吸附介质。

纳米纤维素目前已制成仿植物细胞多孔材料、透明薄膜、纳米纤维素纺丝制备纤维、响应性水凝胶材料、磁性海绵。

纳米纤维素存在的问题包括：酸解法制备纳米纤维素的污染严重，得率较低，实验室中产率在30%-50%左右；机械法和细菌合成法效率较低，难于大规模制备，同时得率较低；纳米纤维素价格较高；纳米纤维素具有一定的毒性。

2.1.2再生纤维素再生纤维素主要为粘胶纤维素，它的特点是高吸湿性、柔软舒服、容易染色、悬垂性好。

新型生物材料细菌纤维素的研究现状和发展趋势邓甫090524105摘要：细菌纤维素是一种天然的生物高分子聚合物，具有独特的理化、机械性能，如高持水性，高杨氏模量，很好的机械强度，很好的生物相容性，因此成为一种很有前景的应用材料。

本文主要综述了细菌纤维素的结构特点和功能特性以及在各方面的用途及研究现状，并且重点介绍了细菌纤维素在造纸工业和医学方面的应用。

关键词：细菌纤维素，结构，应用，造纸工业，生物医学1.细菌纤维素的基本介绍1.1 细菌纤维素的由来细菌纤维素(Bacterial cellulose,简称BC)是由生长在液态含糖基质中的细菌产生的, 并分泌到基质中的纤维素成分, 它不是细菌细胞壁的结构成分,而是一种胞外产物。

为了与植物来源的纤维素区分，将其命名为“细菌纤维素”。

1866年英国科学家Brown 首次报导了木醋杆菌能合成纤维素。

在适当的条件下，能产生纤维素的细菌种类很多，主要集中在：醋酸杆菌属，产碱菌属，八叠球菌属，根瘤菌属，假单胞菌属，固氮杆菌属，土壤杆菌属，无色杆菌属，气杆菌属和葡糖醋杆菌属等。

近来报道的葡糖醋杆菌是醋酸杆菌科出现较晚的一个属，1997年，Y amada在进行辅酶Q 类型和16S rRNA序列比较的基础上，提出应将葡糖醋杆菌提升为属，目前，葡糖醋杆菌属共包含11个种，分别是：G.liquefaciens、G. azotocaptans、G.diazotrophicus、G.entanii、G.europaeus、G.hansenii、G.intermedius、G.johannae、G.oboediens、G.sacchari、G.xylinus。

1.2 细菌纤维素的结构细菌纤维素与自然界中的植物纤维素化学结构相似, 都是由毗喃型葡萄糖单体(β一D一葡萄糖) 通过β一1 , 4 一糖昔键连接而形成的一种无分支、大分子直链聚合物, 具有(C6H1005)n的组成, 直链间彼此平行, 不呈螺旋构象, 无分支结构, 又称为β一1 , 4 一葡聚糖。

第49卷第6期2021年3月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.6Mar.2021纳米纤维素的制备及应用研究进展冉琳琳，谢帆锤，王封丹，楚陈晨，徐艺倩，卢琳娜(福建省新型功能性纺织纤维及材料重点实验室，闽江学院，福建福州350108)摘要：纳米纤维素作为一种绿色无污染的生物质材料，具有高模量、高比表面积、特殊的光学性质、生物相容性好等众多优点，纳米纤维素及其复合材料的广泛应用越来越引起国内外专家的关注，研究其制备途径和应用价值将对未来化工等行业的发展产生巨大影响。

本文综述了纳米纤维素的制备途径、改性方法及其在不同领域的应用研究现状，为其研究发展提供一定的理论支持。

关键词：纳米纤维素；制备；改性；应用中图分类号：TS102文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)06-0001-06 Research Progress on Preparation and Application of Nanocellulose*RAN Lin-lin,XIE Fan-yu,WANG Feng-dan,CHU Chen-chen,XU Yi-qian,LU Lin-na(Fujian Key Laboratory of Novel Functional Textile Fibers and Materials,Minjiang University,Fujian Fuzhou350108,China)Abstract:As a kind of green and pollution-free biomass material,nanocellulose has many advantages such as high modulus,high specific surface area,special optical properties and good biocompatibility.Nanocellulose and its composite materials has aroused the attention of experts at home and abroad,and the research on its preparation methods and application value will have a great impact on the development of chemical industry in the future.The preparation methods, modification methods of nanocellulose and their application research status in different fields were summarized to provide some theoretical support for its research and development.Key words：nanocellulose;preparation；modification；application纤维素(cellulose)是目前地球上人们所知道的最古老最丰富的可再生生物质有机材料，广泛来源于棉花、木材、亚麻等植物，其在棉花中的含量最高可达90%。