来自纤维素的生物灵感光子材料:制造,光学分析和应用
Richard M Parker1, Thomas G Parton1, Chun Lam Clement Chan1
1Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge, Lensfield Road, Cambridge, CB2 1EW, United Kingdom.
Accounts of materials research
|June 29, 2023
概括
生物灵感的状纤维素架构为光子材料提供了一条可持续的途径. 纤维素纳米晶体 (CNC) 和基纤维素 (HPC) 自组合成液晶,产生用于各种应用的结构色彩.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料是一种生物材料.
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 纤维素是最丰富的生物聚合物,在植物细胞壁中形成纳米级的晶体纤维.
- 纤维素中的状纳米结构 (250450nm周期) 创造了结构色彩.
- 生物启发的纤维素架构为先进的光子材料提供了一条可持续的途径.
研究的目的:
- 审查基于纤维素纳米晶体 (CNC) 和propyl纤维素 (HPC) 的光子材料的最新技术.
- 探索自组装过程,光子响应设计和商业化策略.
- 总结这些材料的表征技术和建模方法.
主要方法:
- 从天然来源通过酸水解提取纤维素纳米晶 (CNCs).
- 观察CNC自发自组成胆固醇液晶相的过程.
- 使用聚合物纤维素衍生物,如基基纤维素 (HPC),用于液晶形成.
主要成果:
- 数控悬浮物自组织成胆固醇液晶,在干燥时保持纳米级秩序以产生结构色彩.
- 可见光谱的颜色,虹彩和金属效果都可以用CNC实现.
- HPC形成了彩色的中相,使膜,粒子和3D打印对象中的机色和固态结构色彩成为可能.
结论:
- 纤维素衍生的光子材料为包装,化品和食品中的应用提供了可持续的替代方案.
- 需要进一步的研究来解决科学问题和商业可行性的技术挑战.
- 了解自组装和光学特性对于开发先进的绿色光子技术至关重要.
