Nanocellwlos yw'r adnodd biomas mwyaf helaeth ar y ddaear. Mae ganddo fanteision diraddio hawdd, adnewyddadwy, diwenwyn, rhad a hawdd ei gael, a disgwylir iddo ddisodli adnoddau petrocemegol traddodiadol a chael ei ddefnyddio i gynhyrchu amrywiol ddeunyddiau swyddogaethol uwch gyda gwerth ychwanegol uchel. Yn ôl y dull paratoi a ffynhonnell nanocellwlos, gellir rhannu nanocellwlos yn dri chategori: cellwlos nanocrystalline (CNC), nanocellwlos cellwlos (CNF) a seliwlos bacteriol (BC).

Ffigur 1. Ffynonellau, microstrwythur a chymwysiadau posibl nanocellwlos

Deunyddiau swyddogaethol nanocellwlos ar gyfer ffotoneg cirol

Mae cirality yn hollbresennol ei natur ac yn chwarae rhan bwysig mewn gwyddor bywyd a gwyddor materol. Mae CNC yn ddeunydd grisial ffotonig cirol nanomedr. Nid yn unig y gellir defnyddio strwythur cyfnod crisial hylifol nematic cirol CNC i baratoi deunyddiau ffilm swyddogaethol sydd â phriodweddau mecanyddol uchel ac eiddo optegol arbennig, ond hefyd yn cael ei ddefnyddio fel math o dempled meddal amrwd i gymell nanoronynnau i ffurfio deunyddiau swyddogaethol gyda strwythur cirol. Felly, mae gan gatalysis cirol, metamaterials cirol, amgryptio polareiddio a biosynhwyro werth cymhwysiad pwysig.

Ffigur 2. Cymhwyso deunyddiau swyddogaethol nanocellwlos mewn ffotoneg cirol

Deunyddiau swyddogaethol Nanocellulose ar gyfer gyrwyr meddalwedd

Yn y blynyddoedd diwethaf, mae gwyddonwyr wedi dylunio'n ddyfeisgar amrywiaeth o actuators deallus biomimetig yn seiliedig ar ddeunydd meddal sy'n deillio o wahanol bolymerau synthetig, megis hydrogeliau nodweddiadol, elastomers crisial hylifol a pholymerau cof siâp, i ddynwared neu hyd yn oed ragori ar ymddygiad gyrru organebau byw. Fodd bynnag, mae'r deunyddiau traddodiadol hyn sy'n seiliedig ar bolymer fel arfer yn cael eu syntheseiddio trwy brosesau cymhleth, maent yn gostus ac yn anodd eu diraddio neu eu hailgylchu, a all roi baich penodol ar yr amgylchedd. Mae'n werth nodi bod gyrwyr meddalwedd biomimetig sy'n seiliedig ar nanocellwlos wedi denu mwy a mwy o sylw oherwydd eu hyblygrwydd mecanyddol uwch, eu gallu i amsugno lleithder uchel, cynaliadwyedd neu eco-gyfeillgarwch, gellir eu hailddefnyddio neu fioddiraddadwy a biocompatibility.

Deunyddiau swyddogaethol Nanocellwlos ar gyfer storio ynni

FFIG. 3. Cymhwyso deunyddiau swyddogaethol sy'n seiliedig ar nanocellwlos ym maes gyrrwr meddalwedd

Mae gan Nanocellulose arwynebedd arwyneb penodol mawr, hyblygrwydd mecanyddol rhagorol, sefydlogrwydd cemegol da a chyfeillgarwch amgylcheddol, ac mae'r ffibrau wedi'u cydblethu â'i gilydd. Mae'n hawdd ffurfio strwythur mandyllog ar gyfer cludo ïon ac electronau. Mae grwpiau swyddogaethol hydroffilig fel grŵp hydroxyl a grŵp carboxyl wedi'u hatodi ar wyneb y ffibr, sydd â gallu cadw lleithder da mewn hydoddiant electrolyte, sy'n golygu bod gan y deunyddiau swyddogaethol deilliadol obaith cymhwysiad eang ym maes storio ynni. Ni ellir defnyddio deunyddiau swyddogaethol sy'n seiliedig ar Nanocellwlos yn unig fel gwahanol gydrannau o ddyfeisiau storio ynni, megis diaffram, electrolyte, gludiog a chludwr. Ar yr un pryd, gellir defnyddio carbonization tymheredd uchel, polymerization cemegol in situ a strategaethau dyddodiad electrocemegol i gyfansawdd â deunyddiau electroactif i gael nanostrwythurau manach a phriodweddau electrocemegol rhagorol.

Ffigur 4. Cymhwyso deunyddiau swyddogaethol sy'n seiliedig ar nanocellwlos ym maes storio ynni

Deunyddiau swyddogaethol Nanocellwlos ar gyfer cymwysiadau biofeddygol

n y cyflwr sych, mae priodweddau mecanyddol nanocellwlos yn debyg i asgwrn dynol, tra yn y cyflwr gwlyb, mae priodweddau ffisegol a chemegol nanocellwlos yn debyg i fatrics allgellog. Yn y cyfamser, yn ogystal â phriodweddau ffisegol a chemegol rhagorol, mae gan nanocellwlos gydnawsedd uchel â pholymerau neu ddeunyddiau swyddogaethol eraill, sy'n golygu bod gan ddeunyddiau swyddogaethol nanocellwlos werth ymarferol da a rhagolygon cymhwyso eang yn y maes biofeddygol.

Ffigur 5. Cymhwyso deunyddiau swyddogaethol sy'n seiliedig ar nanocellwlos mewn maes biofeddygol