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  近年來(lái)，柔性功能材料在便攜式電子設(shè)備、醫(yī)療系統(tǒng)、通信與傳感系統(tǒng)、人機(jī)交互和仿生智能機(jī)器人等方面的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。因此，研究人員正致力于設(shè)計(jì)具有特定功能、便攜性、操作安全性和生物相容性的柔性材料。考慮到環(huán)境污染和未來(lái)石化資源的枯竭，從纖維素、木質(zhì)素、殼聚糖等可再生資源中開(kāi)發(fā)低成本、綠色環(huán)保的柔性材料成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。其中，纖維素是地球上最豐富的可再生聚合物，具有產(chǎn)量豐富、無(wú)毒、可生物降解性和化學(xué)結(jié)構(gòu)可修飾等特點(diǎn)。納米纖維素作為纖維素的一種特殊形態(tài)，不僅具有纖維素的上述優(yōu)點(diǎn)，而且還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)柔韌性以及可調(diào)節(jié)的自組裝行為等特性，在構(gòu)建柔性功能材料方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：1）納米纖維素具有高的長(zhǎng)徑比、優(yōu)越的力學(xué)性能和豐富的官能團(tuán)，可以組裝成不同形態(tài)的柔性材料；2）表面官能團(tuán)為化學(xué)修飾提供了多種可能性，進(jìn)而為結(jié)構(gòu)單元之間的交聯(lián)提供更多的位點(diǎn)，有利于增強(qiáng)相互作用，提高機(jī)械強(qiáng)度；3）高的長(zhǎng)徑比和比表面積為納米纖維素與其他構(gòu)建單元的復(fù)合提供了機(jī)會(huì)，從而有利于設(shè)計(jì)多種功能的柔性復(fù)合材料。

圖3 納米纖維素柔性材料的結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用關(guān)系和制備方法

圖4 納米纖維素柔性材料

 圖12 納米纖維素柔性材料在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用

 圖13 納米纖維素柔性材料在隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用

  雖然納米纖維素在柔性功能材料的設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但仍存在部分挑戰(zhàn)需要解決。首先，目前大規(guī)模獲得高質(zhì)量、物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)可控的納米纖維素仍然較為困難，限制了納米纖維素的工業(yè)化應(yīng)用。因此，應(yīng)致力于開(kāi)發(fā)新的方法和加工設(shè)備，以可持續(xù)和高效的方式實(shí)現(xiàn)納米纖維素的大規(guī)模生產(chǎn)。此外，納米纖維素基柔性材料的制備策略（如冷凍干燥和濕法紡絲），存在耗時(shí)長(zhǎng)或成本較高等問(wèn)題，這可能會(huì)限制納米纖維素基材料的實(shí)際應(yīng)用。為此，需要開(kāi)發(fā)更連續(xù)的、可大規(guī)模的制備技術(shù)。其次，表面和界面工程已被廣泛應(yīng)用于柔性材料的構(gòu)建，但表、界面工程對(duì)材料性能的影響尚未得到很好的揭示，因此需要開(kāi)展基礎(chǔ)研究，為后續(xù)研究提供理論指導(dǎo)。第三，目前研究大多僅涉及納米纖維素基材料的某一功能化，其在集成系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用尚未得到很好的開(kāi)發(fā)。因此，納米纖維素柔性材料在集成系統(tǒng)中的實(shí)際性能有待進(jìn)一步研究，且需要開(kāi)發(fā)具有多種功能的納米纖維素基材料，促進(jìn)其在可穿戴設(shè)備、電子皮膚、健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的集成應(yīng)用。最后，雖然納米纖維素具有可生物降解性和生物相容性，但部分納米纖維素柔性復(fù)合材料是通過(guò)與不可生物降解的組分復(fù)合構(gòu)建的，這限制了其在生物醫(yī)學(xué)或生物傳感器方面的潛在應(yīng)用。為此，應(yīng)考慮采用更環(huán)保的材料（如聚乳酸、聚己內(nèi)酯或蛋白質(zhì)）用于納米纖維素復(fù)合柔性材料的開(kāi)發(fā)。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202214245