卢森堡大学 学分:卢森堡大学 卢森堡大学的物理学家最近在解决一些关于纤维素的突出研究问题方面取得了重大进展
他们的发现已经发表在著名期刊《天使化学与通讯材料》上
纤维素无处不在 你的牛仔裤、西兰花、纸张、森林中的树木和当前国际材料研究中最热门的纳米粒子之一有什么共同点？尽管这些物品乍一看可能不相关，但它们都是由聚合物纤维素制成的
事实上，纤维素出现在如此多的环境中并不奇怪，因为它是地球上最丰富的聚合物，在每种植物中合成，以赋予它强度和结构
自古以来，人类就知道如何使用这种神奇的材料，把它变成书写用的纸，用来制作衣服的棉纤维，在工业时代，把它变成相关的材料，比如包装用的玻璃纸，指甲油和摄影胶片用的硝化纤维，或者羟丙基纤维素(HPC)，用来制作药片的形状和体积，当你需要得到几毫克的药物时，就可以服用
虽然高性能纤维素约占药丸的99%，但这并没有被消化，就像我们吃西兰花时不能消化其中的天然纤维素一样
然而，纤维素对确保我们的肠道正常工作至关重要；食物中通常被称为“纤维”的只是纤维素
今天，纤维素作为一种先进的材料正在经历重生，因为世界各地的科学家，无论是大学还是工业界，都在探索利用其显著特性的新方法
这一新的发展是基于这样的认识，即纤维素和衍生物如高性能混凝土，在适当的条件下悬浮或溶解在水中时，可以自组织成复杂的有序结构，具有惊人的光学和机械性能
当纤维素进入这种被称为“液晶”的有序液态时，它为具有广泛应用机会的功能材料打开了大门，这些功能材料可持续生产，完全可生物降解，在我们的星球上留下最小的足迹
这是因为它们来源于植物、藻类和其他再生丰富的原料
然而，所涉及的过程是复杂的，为了在生产的材料中获得正确的性质，必须回答化学和物理中许多具有挑战性但也是令人兴奋的问题
学分:卢森堡大学 液晶确实很重要 在两份刚刚发表在著名期刊《天使化学》和《通信材料》上的论文中，实验软物质物理小组，由教授
卢森堡大学物理与材料科学系的简·拉格沃尔，在解决一些突出的研究问题上迈出了重要的一步，这些问题存在于大自然慷慨提供的丰富纤维素资源和我们希望从中获得的先进材料之间
两篇论文总结了由卢森堡国家研究基金资助的研究
在第一篇论文中，卢森堡大学博士后研究员Emmanouil Anyfantakis和他的同事提出了一种全新的处理高性能计算溶液的方法，允许在低浓度下制备和操作溶液，使其易于流动
一旦它们获得了目标形状——这里是一个大约毫米大小的球体，被称为“液晶大理石”——浓度就以一种非常可控的方式增加，让多余的水扩散到周围的有机溶剂中，这些有机溶剂可以在处理后重新使用
液晶弹珠显示出惊人的光学特性，这是由于高性能混凝土排列成螺旋结构，其周期与可见光波长相同
“值得注意的是，这种结构色在整个大理石上都可以看到，这不是人们对球形液晶的期望，而且这种颜色可以在整个可见光谱范围内进行调整，从紫色到红色
我们已经证明了弹珠可以用作非电子的(因此是自主的，我
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不需要电池或其他电源)传感器的许多不同刺激，包括温度、机械变形和有毒化学物质的存在
例如，最初为绿色准备的液晶高性能混凝土大理石会变成红色，当暴露在有毒的酒精甲醇中时，最终会失去颜色
在第二篇论文中，教授
扬·拉格沃尔和他的前博士生卡蜜拉·奥诺拉托-里奥斯(现为卢森堡科技学院的R&D工程师)专注于纯纤维素，这里是以纤维素纳米晶体的形式
这些是结晶纤维素的纳米棒，长数百纳米，宽约5-10纳米
此外，氯化萘在水中形成液晶相，棒状结构形成螺旋结构
氯化萘是当今最热门的纳米材料之一，因为它们是可持续生产的，本身以及在复合材料中非常有用
不幸的是，他们的生产方法使纳米棒在长度上非常分散，我
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，每个数控批次包含许多长杆和许多短杆
“在这篇论文中，我们已经表明，这种长度分散性是在加工CNC悬浮液和获得具有均匀性质的材料时出现许多问题的主要原因之一，因为长杆悬浮液和短杆悬浮液具有非常不同的粘度，并且随着杆越长，液晶螺旋的周期越短
因此，长度的分散性混合了需要在非常不同的时间尺度上处理的氯化萘，当它们被转移到应该受益于液晶顺序的固体薄膜中时，它们被分解成马赛克状的脆性结构，因为短杆和长杆之间的竞争分别组织成长周期和短周期的螺旋，”卡蜜拉·奥诺纳多-里奥斯解释说
重要的是，作者还提供了解决方案
卡蜜拉·奥诺拉托-里奥斯和简·拉格沃尔表明，在数控悬浮液中自发发生的液晶相和普通无序液体之间的相分离，可以用来根据长度对数控悬浮液进行分馏
通过使用分液漏斗(任何化学实验室的标准部件)，他们将分散的CNC悬浮液分成单个部分，每个部分具有更窄的长度分布
这使得他们第一次能够单独研究长、中、短中枢神经系统的行为
这样，他们生产的固体薄膜显示出均匀和可控的结构颜色，没有马赛克纹理
“因为这种技术易于扩展，所以对于数控的工业开发来说，这可能是一个游戏规则的改变者
按照分馏程序，数控生产商可以提供分散性低得多的样品，使客户能够以最大化其性能的方式使用这种显著的新的、可持续生产的纳米材料。”
简·拉格沃尔满怀热情
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