Обзор гидрогелей и аэрогелей, содержащих нан целлюлозу

Нанокристаллы целлюлозы (CNC) и нановолокна целлюлозы (CNF) природного происхождения представляют собой перспективные наноматериалы, характеризующиеся высокой прочностью, большой удельной поверхностью и регулируемой химией поверхности, что обеспечивает контролируемое взаимодействие с полимерами, наночастицами, малыми молекулами и биологическими материалами. Промышленное производство наноформ целлюлозы быстро растет; несколько компаний уже выпускают их в масштабах нескольких тонн в сутки, что усиливает поиск коммерчески жизнеспособных продуктов для различных отраслей. Хотя гидрофильность поверхности наноформ целлюлозы создает сложности при использовании CNC и CNF в качестве армирующих наполнителей в традиционных пластмассах, она является существенным преимуществом при создании армированных или структурированных гидрогелевых композитов либо, после высушивания, аэрогелей, сочетающих механическое армирование с целым рядом других желательных свойств. В этом обзоре рассматривается быстро развивающаяся область гидрогелей и аэрогелей, содержащих наноформы целлюлозы; более 200 источников обобщены в подробных таблицах, охватывающих химию, способы получения, свойства и применения гелей, состоящих только из наноформ целлюлозы, и гелей, содержащих наноформы целлюлозы. Обсуждаются стратегии физической и химической сшивки, этапы постмодификации и методы управления структурой гелей, а также ключевые достижения и сохраняющиеся проблемы в данной области. Гидрогели и аэрогели на основе наноформ целлюлозы обладают значительным потенциалом для широкого спектра применений в биомедицине, накоплении энергии, строительстве, разделении веществ, косметике и пищевой промышленности.