研究人员发现了容易干燥再分散纤维素纳米晶体的机制

​纤维素纳米晶体——从植物纤维素等自然资源中提取的生物基纳米材料——在水处理、包装、组织工程、电子、抗菌涂层等领域具有重要用途。尽管这些材料为非生物基材料提供了一种可持续的替代品，但以液体形式运输它们会对工业基础设施造成负担并导致环境影响。

宾夕法尼亚州立大学化学工程研究小组研究了干燥纳米晶体的机制，并提出了纳米技术，使纳米晶体在水性介质中高度可再分散，同时保留其全部功能，使它们更易于储存和运输。他们在Biomacromolecules杂志上发表了他们的研究结果 。该作品还将刊登在 1 月 17 日的期刊封面上。

“我们研究了如何获取毛茸茸的纳米晶体，将它们在烤箱中干燥，然后将它们重新分散在含有不同离子的溶液中，”共同第一作者、现任特拉华大学化学工程博士生、 Sheikhi前成员的 Breanna Huntington 说。 宾夕法尼亚州立大学本科生时的研究小组。“然后我们将它们的功能与传统的无毛纤维素纳米晶体进行了比较。”

纳米晶体的末端带有带负电的纤维素链，称为毛发。当再水化时，由于静电空间排斥，毛发相互排斥并分离，再次分散在液体中——这个术语的意思是电荷驱动，或静电，和自由体积相关，或空间。

宾夕法尼亚州立大学化学工程和生物医学工程助理教授、通讯作者 Amir Sheikhi 说：“纳米晶体的毛茸茸的末端经过纳米工程处理，可带负电荷并在放置在水性介质中时相互排斥。” “为了发挥最大的功能，纳米晶体必须是独立的、独立的颗粒，而不是像干燥时那样链接在一起。”

毛状颗粒重新分散后，研究人员对它们进行了测试并测量了它们的大小和表面特性，发现它们的特性和性能与从未干燥过的颗粒相同。他们还发现这些颗粒在不同盐度和 pH 值的各种液体混合物中表现良好并保持其稳定性。

“即使在高盐浓度下，毛茸茸的纳米晶体也可以重新分散，这很方便，因为它们在恶劣的介质中保持功能，可用于广泛的应用，”共同第一作者、宾夕法尼亚州立大学化学博士生 Mica Pitcher 说。 , 由 Sheikhi 监督。“这项工作可能为纳米纤维素的可持续和大规模加工铺平道路，而无需使用添加剂或能源密集型方法。”

宾夕法尼亚州立大学工程学院本科生暑期研究经验计划和宇航局宾夕法尼亚太空资助联盟研究生奖学金计划支持这项工作。