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TiO2还是纤维素膜?也许不仅仅是光的较量

        理解光与复杂随机结构之间的相互作用是设计和定制许多材料的光学外观和性能的关键,如个人护理用品、油漆和纸张等日常消费品或用于LED灯和太阳能电池的光扩散器等。商业上TiO2颗粒作为散射增强剂广泛应用,例如在食品、化妆品和造纸领域,然而有人提出TiO2对人类的健康和环境都有一定的影响。因此,寻找更可持续的、高散射效率和生物相容性材料任重道远。在自然界中,通过复杂的形态学设计和散射元素的空间排列,散射在生物聚合物结构中得到了优化。纤维状纳米材料,如 纤维素 纳米纤维(CNFs),因其固有的形态、优异的机械性能、广泛的可用性、可更新性和生物相容性而成为有希望的候选者。
       根据阿尔托大学和剑桥大学几位研究者2018年3月发表于《Advanced Materials》上的一项研究,研究人员首先利用桦木纸浆合成纤维素纳米纤维分散体,再通过连续离心法分离具有广泛原纤维直径分布的纤维素纳米纤维分散体制备具有不同散射特性的多孔膜,分别为透明膜、半透明膜和白色膜。并且通过扫描电镜(SEM)和氮气物理吸附对三种膜的结构以及孔隙率进行表征,通过全反射光谱和总透射率来表征样品的光传输。仅有9um厚的白色膜对于大部分可见光范围呈现高的宽带反射率(60-80%),对于较短的波长则呈现高达90%的宽频带反射率,相比之下,即使厚度为160um的普通滤纸只能反射约50%的入射光。因此,白色膜可被认为是比滤纸高出20至30倍的散射效率。
      作者表示,可以通过简单调节多孔膜中的纤维素纳米纤维的形态和分布来操纵光传输。而且仅有几微米厚的白色多孔膜具有比滤纸高20至30倍的散射效率,因此作者也表示,使用纤维素纳米纤维(CNF)和异常扩散技术生产下一代高效光明可持续和生物相容性白色材料具有极大的可能性。


(来源:QYIM & AMSC HY YANG 编报)

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