利用纳米纤维素复合制备弹性仿生材料开题报告

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1. 研究目的与意义

探究纳米纤维素悬浮液的性质，通过湿法纺丝制得具有一定力学强度的纳米纤维素宏观纤维。通过缠绕的方式^[26]将纳米纤维素宏观纤维缠绕成具有更高力学强度的纱线。

将制备的纱线与硅胶进行结合，制备具有自螺旋状态的仿生材料，进而探求在使用过程中纳米纤维素与硅胶的结合能否为下一步制备人工肌肉的研究做一定的铺垫。

2. 国内外研究现状分析

纳米纤维素具有很多优秀的性能，例如阻隔性能、光学性能和机械性能，可用作增强复合材料、生物医学、制浆造纸、食品、生物复合材料等方面的应用,将纳米纤维素应用于复合材料是纳米纤维素研究的重点，添加纳米纤维素后的天然纤维复合材料的力学性能可以得到明显提高。

纳米纤维素在凝胶材料中的应用以制备凝胶纳米复合材料时，纳米纤维素的加入使得复合凝胶的结构稳定性提高，并且增加弹性模量。yang等人植被了纳米纤维素/聚丙烯酰胺水凝胶；wang等人采用冻融循环的方法制备了纳米纤维素/淀粉/聚乙烯醇纳米海绵。

纳米纤维素有一定的自然修复功能，纳米纤维素粒子能沿着填充物表面进行滑移，移动之后，又能形成新的键，这使得高聚物基体与填充材料之间仍然可以保持一定的粘合强度，因此，纳米纤维素可以有效增强聚合物的力学性能。

3. 研究的基本内容与计划

纳米纤维素具有很多优秀的性能，例如阻隔性能、光学性能和机械性能，可用作增强复合材料、生物医学、制浆造纸、食品、生物复合材料等方面的应用。

本次实验中纳米纤维素主要是用化学手法预处理去除植物中的木质素，半纤维素，从而获得纯纤维素。利用研磨机磨盘的高剪切力，让纤维素的尺寸纳米化。

获得纳米纤维素后，利用湿法纺丝法制备宏观纤维，再将数根宏观纤维捻成纱线，利用硅胶包覆纱线，制备弹性仿生材料，并对仿生材料的部分性能进行测试和分析，为进一步研究人工肌肉进行准备。

4. 研究创新点

探究纳米纤维素悬浮液的性质，通过湿法纺丝制得具有一定力学强度的纳米纤维素宏观纤维。通过缠绕的方式^[26]将纳米纤维素宏观纤维缠绕成具有更高力学强度的纱线。

将制备的纱线与硅胶进行结合，制备具有自螺旋状态的仿生材料，进而探求在使用过程中纳米纤维素与硅胶的结合能否为下一步制备人工肌肉的研究做一定的铺垫。