项目名称: 木质纳米纤维手性向列的诱导与固定及其光响应机理研究

项目编号: No.31500476

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 农业科学

项目作者: 卿彦

作者单位: 中南林业科技大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 木质纳米纤维在特定条件下能自发形成手性向列排布,表现出优异的选择性光反射和旋光等光学特性,是一种良好的光响应智能材料。这种手性向列的形成与固定是木质纳米纤维在光响应材料应用中的基础与关键,而纤维的微纳结构及其自组装具有非常重要的影响。本项目提出采用非对称流场流-静态多角度光散射技术实现木质纳米纤维连续分离与微纳结构调控,解析木质纳米纤维的微纳结构、表面电荷、媒介电解质对其手性向列形成的交互关系,建立具有连续微纳结构的木质纳米纤维的手性向列诱导机制;研究木质纳米纤维在自组装过程的微观形貌、排列取向、界面结合特性,揭示纳米纤维自组装调控与其手性向列的响应关系;在此基础上建立木质纳米纤维手性结构诱导调控与其光子传导及散射机理,获得木质纳米纤维光响应材料的应用基础理论。这些研究不仅为推动木质纳米纤维高附加值利用提供思路和方法,也为传统生物质资源在新材料等领域的发展提供新的理论与技术支撑。

中文关键词: 木质纳米纤维;手性向列;光响应材料;微纳结构;可控自组装

英文摘要: Wood cellulose nanofiber is able to arrange in a chiral nematic order spontaneously under particular condition, which is considered as one of the promising responsive photonic intelligent materials due to its excellent selective light reflection and optical rotator properties. How to induce and fix such chiral nematic order in cellulose nanofiber is the fundamental issue for the application of wood cellulose nanofiber in these advanced intelligent materials. Whereas, micro-nano structure of nanofiber and its self-assembly influence significantly. In the present proposal, asymmetric flow field flow fractionation, coupled with multi-angle light scattering detection, was selected to separate wood cellulose nanofiber continuously and regulate its micro-nano structure. By analyzing interactive relationship among micro-nano structure, surface charges and electrolyte and their influence on the formation of chiral nematic order, we can build the induction mechanism of chiral nematic order of wood cellulose nanofiber. We would also perform the investigation of microtopography, fiber orientation and interfacial adhesion of cellulose nanofiber during self-assembly, with the intention to reveal the response relationship between controlled self-assembly and chiral nematic order. On this basis, we can establish the photon transmission and scattering mechanism of chiral nematic order under controlled self-assembly, and achieve the basic application theory of responsive photonic materials of wood cellulose nanofiber. These researches not only provide thoughts and methods for high-efficient utilization of wood cellulose nanofiber, but produce new theories and technical supports to accelerate the development of traditional biomass in novel and advanced materials field.

英文关键词: Wood cellulose nanofiber;Chiral nematic order;Responsive photonic materials;Micro-nano structure;Controlled self-assembly

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