納米纖維素是地球上最為豐富的生物質(zhì)資源，具有易降解、可再生、無毒性且廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)石化資源并用于生產(chǎn)各種高附加值先進(jìn)功能材料。根據(jù)納米纖維素的制備方法和來源區(qū)分，納米纖維素通�？煞譃槿�類：纖維素納米晶（CNC）、纖維素納米纖維（CNF）和細(xì)菌纖維素（BC）。

圖1. 納米纖維素的來源、微觀結(jié)構(gòu)及其潛在應(yīng)用

納米纖維素功能材料用于手性光子學(xué)

手性在自然界中普遍存在，并在生命科學(xué)和材料科學(xué)中發(fā)揮著重要作用。CNC是一種納米級(jí)手性光子晶體材料。CNC的手性向列型液晶相結(jié)構(gòu)既可用于制備高機(jī)械性能和具有特殊光學(xué)特性的功能膜材料，也可以作為一種生軟模板用來誘導(dǎo)納米顆粒形成具有手性結(jié)構(gòu)的功能材料。因此，在手性催化、手性超材料、偏振加密以及生物傳感等領(lǐng)域均具有重要應(yīng)用價(jià)值。

圖2. 納米纖維素功能材料在手性光子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

納米纖維素功能材料用于軟件驅(qū)動(dòng)器

近年來，基于各種合成聚合物衍生的軟物質(zhì)材料，如典型的水凝膠、液晶彈性體和形狀記憶聚合物，科學(xué)家們巧妙地設(shè)計(jì)了多種仿生智能驅(qū)動(dòng)器用以模仿甚至超越生物體的驅(qū)動(dòng)行為。然而，這些傳統(tǒng)的聚合物基材料通常是通過復(fù)雜的工藝合成的、成本高、難以降解或回收，這可能會(huì)給環(huán)境帶來一定的負(fù)擔(dān)。值得注意的是，基于納米纖維素的仿生軟體驅(qū)動(dòng)器因其優(yōu)越的機(jī)械柔性、高的吸濕能力、可持續(xù)或生態(tài)友好性、可重復(fù)使用或可生物降解性和生物相容性而受到越來越多的關(guān)注和重視。

圖3. 納米纖維素基功能材料在軟體驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域的應(yīng)用

納米纖維素功能材料用于能源存儲(chǔ)

納米纖維素因具有大的比表面積、優(yōu)異的機(jī)械柔性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和環(huán)境友好性以及纖維之間彼此交錯(cuò)連接，易形成便于離子和電子傳輸?shù)亩嗫捉Y(jié)構(gòu)；纖維表面附有羥基、羧基等親水性官能團(tuán)，在電解質(zhì)溶液中具有良好的保濕能力，使其衍生的功能材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。納米纖維素基功能材料不僅可以作為能源存儲(chǔ)器件中的各種組分，如隔膜、電解質(zhì)、膠粘劑和載體。同時(shí)，通過高溫炭化、原位化學(xué)聚合和電化學(xué)沉積等策略可與電活性材料復(fù)合，獲得更精細(xì)的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電化學(xué)性能。

圖4. 納米纖維素基功能材料在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域應(yīng)用

納米纖維素功能材料用于生物醫(yī)學(xué)

在干燥狀態(tài)下，納米纖維素的力學(xué)性能可與人體骨骼媲美，而在濕潤狀態(tài)下，納米纖維素的理化性能與細(xì)胞外基質(zhì)相似。同時(shí)，除了優(yōu)異的理化特性外，納米纖維素與其他聚合物或功能材料具有高的兼容性，從而使得納米纖維素基功能材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域具有良好的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

圖5. 納米纖維素基功能材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用

（來源：高分子科學(xué)前沿）