Tiến trình nghiên cứu và triển vọng của cellulose chức năng

Nghiên cứu về cellulose chức năng đã đạt được tiến bộ đáng kể trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng đối với các vật liệu bền vững và tái tạo trong các ngành công nghiệp khác nhau. Cellulose chức năng đề cập đến các dẫn xuất cellulose hoặc cellulose biến đổi với các đặc tính và chức năng phù hợp ngoài dạng gốc của chúng. Dưới đây là một số tiến bộ nghiên cứu chính và triển vọng của cellulose chức năng:

1. Các ứng dụng y sinh: Các dẫn xuất cellulose chức năng, như carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose (HPC) và tinh thể nano cellulose (CNC), đang được khám phá cho các ứng dụng y sinh khác nhau. Chúng bao gồm các hệ thống phân phối thuốc, băng vết thương, giàn giáo kỹ thuật mô và cảm biến sinh học. Khả năng tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học và tính chất có thể điều chỉnh của cellulose làm cho nó trở thành một ứng cử viên hấp dẫn cho các ứng dụng như vậy.
2. Vật liệu dựa trên nanocellulose: nanocellulose, bao gồm các tinh thể nano cellulose (CNC) và nanofibrils cellulose (CNF), đã thu hút được sự quan tâm đáng kể do tính chất cơ học đặc biệt của nó, tỷ lệ khung hình cao và diện tích bề mặt lớn. Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng nanocellulose làm cốt thép trong vật liệu composite, màng, màng và aerogel cho các ứng dụng trong bao bì, lọc, điện tử và vật liệu kết cấu.
3. Vật liệu thông minh và đáp ứng: chức năng hóa cellulose với các polyme hoặc phân tử phản ứng kích thích cho phép phát triển các vật liệu thông minh đáp ứng với các kích thích bên ngoài như pH, nhiệt độ, độ ẩm hoặc ánh sáng. Những vật liệu này tìm thấy các ứng dụng trong việc phân phối thuốc, cảm biến, truyền động và hệ thống phát hành được kiểm soát.
4. Sửa đổi bề mặt: Các kỹ thuật sửa đổi bề mặt đang được khám phá để điều chỉnh các tính chất bề mặt của cellulose cho các ứng dụng cụ thể. Ghép bề mặt, sửa đổi hóa học và lớp phủ với các phân tử chức năng cho phép giới thiệu các chức năng mong muốn như tính kỵ nước, tính chất kháng khuẩn hoặc độ bám dính.
5. Các chất phụ gia màu xanh lá cây và chất độn: Các dẫn xuất cellulose ngày càng được sử dụng làm chất phụ gia màu xanh lá cây và chất độn trong các ngành công nghiệp khác nhau để thay thế các vật liệu tổng hợp và không tái tạo. Trong vật liệu tổng hợp polymer, chất độn dựa trên cellulose cải thiện tính chất cơ học, giảm trọng lượng và tăng cường tính bền vững. Chúng cũng được sử dụng làm bộ điều chỉnh lưu biến, chất làm đặc và chất ổn định trong sơn, lớp phủ, chất kết dính và các sản phẩm chăm sóc cá nhân.
6. Khắc phục môi trường: Vật liệu cellulose chức năng đang được nghiên cứu cho các ứng dụng khắc phục môi trường, như tinh chế nước, hấp phụ chất gây ô nhiễm và làm sạch sự cố tràn dầu. Các chất hấp phụ dựa trên cellulose và màng cho thấy hứa hẹn sẽ loại bỏ các kim loại nặng, thuốc nhuộm và các chất ô nhiễm hữu cơ từ các nguồn nước bị ô nhiễm.
7. Lưu trữ và chuyển đổi năng lượng: Các vật liệu có nguồn gốc từ cellulose được khám phá cho các ứng dụng lưu trữ và chuyển đổi năng lượng, bao gồm siêu tụ điện, pin và pin nhiên liệu. Các điện cực dựa trên nanocellulose, thiết bị tách và chất điện giải mang lại những lợi thế như diện tích bề mặt cao, độ xốp có thể điều chỉnh và bền vững môi trường.
8. Sản xuất kỹ thuật số và phụ gia: Vật liệu cellulose chức năng đang được sử dụng trong các kỹ thuật sản xuất kỹ thuật số và phụ gia, như in 3D và in phun. Bioinks dựa trên cellulose và vật liệu có thể in cho phép chế tạo các cấu trúc phức tạp và các thiết bị chức năng với các ứng dụng y sinh, điện tử và cơ học.

Nghiên cứu về cellulose chức năng tiếp tục phát triển, được thúc đẩy bởi nhiệm vụ cho các vật liệu bền vững, tương thích sinh học và đa chức năng trên các lĩnh vực khác nhau. Sự hợp tác liên tục giữa các cơ quan học viện, ngành công nghiệp và chính phủ dự kiến ​​sẽ đẩy nhanh sự phát triển và thương mại hóa các sản phẩm và công nghệ dựa trên cellulose sáng tạo trong những năm tới.