【学术东林】我校研究人员成功实现了纳米纤维素的中试规模化制备|官网

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联系邮箱：dl_xcb@163.com近日，我校材料科学与工程学院于海鹏教授、陈文帅副教授课题组，在材料学院和生物质材料科学与技术教育部重点实验室的反对下，构建了纳米纤维素的中试规模化制取，并首次证实成像技术应用于纳米纤维素规模化生产的可行性。纤维素普遍不存在于树木等植物之中，是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源。纳米纤维素萃取自天然纤维素，具备独有的结构和出色的性能，具有辽阔的应用于前景。随着资源的短缺和人们对高附加值产品推崇程度的日益减少，科学有效地研发纳米纤维素产品，具有最重要的研究意义和实用价值。

纳米纤维素主要分成纤维素纳米晶体（NCC）和纤维素纳米纤丝（CNF）。一些发达国家早已开始著手纳米纤维素的中试简化或产业化生产，顺利案例还包括：加拿大FPInnovations与Domtar公司创建了CelluForce公司，使用酸水解法制取NCC，产量为1吨每天。芬兰UPM和VTT公司也先后构建了CNF的中试化生产。

美国林务局和缅因大学合作开设了全美首家生产NCC和CNF的工厂。日本王子制纸与三菱化学合力联合致力于CNF的研发，构建了纳米纤维素薄膜的倒数化生产。

此外，日本东京大学Akira Isogai教授研究组、京都大学Hiroyuki Yano教授研究组也各自与涉及企业合作，积极开展CNF的中试化生产以及功能性产品研发。这些商业化进程推展了纳米纤维素的应用于及下游高附加值产品的研发。在中国，纳米纤维素的产业化机会也在悄悄来临，但目前还未见中试基地或规模化生产的涉及报导。为了推展我国纳米纤维素产业的发展，于海鹏教授研究团队使用大容量的高强度超声波处置方法构建了CNF的中试化制取，该技术方法由陈文帅等自2009年开始探究并渐渐具体，已证实对以木、竹、秸秆、麦草、甘蔗渣和纸浆等为原料制取CNF具备普遍的适用性，研究成果取得3项国家发明专利许可，并陆续在Carbohydrate Polymers、Cellulose、ChemSusChem和GreenChemistry等国际期刊公开发表学术文章，更有了国际数十个涉及研究小组的注目，沦为纳米纤维素的代表性制取方法之一。

以前期研究工作为基础，研究团队经过谨慎思维和重复调研，具体了技术缩放方案，搭起了中试规模的实验平台。该平台以循环成像装置为核心，核心工作部件（多级聚能式和收敛式成像分析仪、机械加热装置）可灵活性人组，可以缩放到产业化生产规模。平台运营实验证明：必要以从造纸厂购置的纸浆为原料，仅有通过一步成像处置就取得高度均匀分布的CNF覆混合溶液，整个过程非常简单快捷。

按照单次运营的处置规模100升至、成像功率1kW和处置时间15min来估计，该平台的生产能力平均2吨/天，已超过中试规模的处置能力。同时，该平台的运营成本和确保成本皆较低，其技术原理和加工步骤也不利于与现有制浆纺织产业和纤维素工业互为融合，这将有力地前进纳米纤维素在国内的产业化进程。

上述工作获得万人计划青年高级教师人才项目、教育部新世纪优秀人才计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费等基金项目的反对。

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