纤维素广泛存在于木材、棉花、海鞘、细菌等生物质材料中，是自然界中含量最丰富的天然高分子[1], 其每年合成量约2 000亿吨，几乎被视为一种取之不尽、用之不竭的原料。纤维素是由D-吡喃式葡萄糖连接而成的线性天然高分子，具有优良的亲水性、可生物降解性、生物相容性、易于成膜和形成凝胶等一系列优点，同时其特殊的晶体结构赋予其优良的机械性能。长久以来，纤维素及其衍生材料在食品添加剂、纺织、建筑等传统行业起着重要的作用，并且随着纳米技术的发展，纤维素逐渐走向纳米领域。纳米纤维素比表面积大、热膨胀系数低、密度小、强度高，有利于对其进行表面改性，这些优异特性使其具有广泛的应用价值。因此，近年来基于纳米纤维素的导电材料在柔性电子器件及能量存储器件方面的研究受到了广泛关注[2-3]。

1 纳米纤维素

纳米纤维素是指横截面尺寸小于100 nm、长度从几百纳米到微米的纤维素[4]。纳米纤维素较大的长径比赋予了其良好的力学性能，依据其尺寸、制备过程及制备条件可将纳米纤维素大致分为纳米纤维素晶体(CNC)和纳米纤维素纤丝(CNF或NFC)。相对于CNF而言，CNC几乎不含纤维素非晶区，且其长径比较低，所以其刚性较强，但韧性远不如CNF[5]。目前制备纳米纤维素主要有机械法[6-7]、化学法[8-13]和生物法[14-15]3种方法。其中，机械法主要借助高压均质机、高速搅拌机、高速研磨机等设备的离心挤压、剪切、液流碰撞、摩擦等作用，将纤维素纤维撕裂、剥离成直径为纳米尺寸范围的纳米纤维素。化学法通常是利用无机酸水解植物纤维，有效地去除纤维素的无定形区，得到具有高结晶度的CNC。另外，采用2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(TEMPO)氧化处理纤维素[10-13]，将纤维素分子C6位置上的羟基氧化成羧基，这些羧基官能团表面的负电荷产生排斥作用，降低分子间氢键作用，有利于微纤的分离，从而制备出高长径比的CNF[11]。生物法则是通过酶解或者微生物等来获得纳米纤维素，该方法具有环境友好、反应条件温和的优点。

纳米纤维素可以制备成一维[16-18]、二维[19-20]或三维[21-24]结构的材料应用于不同领域。一维的纤维在航空航天、纺织、膜、可穿戴电子等领域都扮演着重要的角色[25-26]。纳米纤维素因其成本低、原料丰富也是制造高性能纤维的不二之选，导电纳米纤维素纤维对于柔性电子产品，特别是可穿戴式电子产品来说具有广阔的应用前景。二维的纸张是纤维素应用的主要形式之一，但以天然纤维素为原料的纸张却存在着表面粗糙度高、多孔结构以及透光性差的短板，极大地限制了纤维素在发光二极管、触摸屏等高附加值领域的应用与发展。纳米纤维素不仅具有热膨胀系数小、强度高的优点，其适当的直径大小可以有效地抑制光散射[19]，因此以纳米纤维素为原料制备的纳米纸具有较高的透光率。三维的纳米纤维素气凝胶是由溶剂-溶胀凝胶通过冷冻干燥或超临界干燥去除溶剂制备得到，网络结构保持不变，具有优异的柔韧性、高的杨氏模量和良好的拉伸强度。导电改性的纳米纤维素气凝胶比表面积大、活性材料利用率高，在电化学响应、储能器件、电磁干扰屏蔽、传感器等领域具有广泛的应用。

2 纳米纤维素基导电材料

纤维素用于电子设备与储能器件可以降低制造成本以及减少对环境的污染。想要将纳米纤维素基材料应用到电子元器件中，则须对其导电性有一定程度的要求。制备纳米纤维素基导电材料的途径主要有两种：一是用导电材料对纳米纤维素进行改性；二是对纳米纤维素材料进行炭化处理，赋予其导电性。

2.1 改性处理

2.1.1 与导电高分子复合

2.1.3 与金属材料复合

导电高分子是20世纪70年代发展起来的结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料，其主链上的大π健的高度共轭为其提供了独特的电学、电化学和光学性能，主要的导电高分子材料有聚乙炔、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)等。由于导电高分子具有密度小、耐腐蚀性好以及电导率可大范围调节等一系列优点，使得其可广泛应用于非线性光学器件、OLED、传感器、电池的电极及电磁屏蔽材料等领域[27-29]。然而导电高分子材料存在的加工成型和机械性能方面的问题严重限制了其实际应用。纳米纤维素具有优异的机械性能，且其分子间强大的氢键作用，使其极易形成薄膜，因此将纳米纤维素和导电高分子材料复合，不仅起到了增强作用，也为复合材料提供了足够氢键从而解决了其加工成型的问题。

六点五对三点五。这是不错的结果，双方都能接受。李打油说，你拟的对联现在可以派用场了。从此，果然砖瓦得神佑呢，砖窑通风稍作改进，后来窑窑成功。那两三年成了李湾村小的黄金时期。原先为何一打风暴就摔窗掀瓦呀，校舍质量本身就差，选址也不对，迎在风头上，几危险啊。新校舍是偷偷请过风水先生选址的，坐北朝南，近处有水库尾巴，像个泮池，远处有案山有笔架山，象征人文蔚起呢，而且避开了大山挡过来的横风。新校舍被命名为李湾村小教学大楼，其实算不得大楼，只两层，可在整个望湖县都能排第一。李打油在大会上高声宣布，只有这么气派的大楼才能配得上那般轩敞的厕所！全校师生哄堂大笑。

纳米纤维素/导电高分子复合材料通常是将纳米纤维素和导电高分子单体进行混合，再加入氧化剂，在纳米纤维素网络内部或表面上通过化学氧化聚合或电化学聚合得到。Luong等[30]通过原位聚合法将苯胺聚合在纳米纤维素表面，制备不同浓度的PANI/NFC悬浮液，分别采用真空抽滤的方法以及浇注成膜的方法得到PANI/NFC复合纸，结果表明，真空抽滤所得的复合纸具有良好的机械性能和导电性能，其机械性能和纯的NFC基本相同，PANI在体积分数4.57%时，电导率为2.6×10-5 S/cm，远高于防静电标准的10-8 S/cm，这种复合纸有望用于柔性电极、抗静电涂料和电导体领域。

Liu等[31]以过硫酸铵(APS)为氧化剂，采用原位聚合的方法将苯胺单体聚合在纳米纤维素表面，将混合液在室温干燥下得到不同含量的导电复合材料。PANI在质量分数30%以内时，复合材料的导电率随着PANI含量的增加而增加，达到了1.9×10-2 S/cm，同时该复合膜具有很好的柔韧性及热稳定性能，弯曲到180°仍没有损坏，TGA测试表明在500℃仅有15%的质量损失。

Hebeish等[32]制备了纯纳米纤维素、通过自由基接枝上聚丙烯酰胺的纳米纤维素和经过醚化作用的纳米纤维素，并分别以这3种纳米纤维素为基材与3种不同含量的吡咯单体溶液机械混合，将PPy聚合在纳米纤维素表面，以研究纳米纤维素基材以及聚吡咯含量对导电性能的影响。试验结果表明，复合材料的电性能随着PPy含量的增加呈指数增加，而与纳米纤维素基材无关。

2.1.2 与导电碳材料复合

[15]HENRIKSSON M, HENRIKSSON G, BERGLUND L A, et al. An environmentally friendly method for enzyme-assisted preparation of microfibrillated cellulose (MFC) nanofibers[J]. European Polymer Journal, 2007, 43(8)： 3434-3441.

1) CNTs：CNTs是一种径向尺寸为纳米量级、轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口的一维纳米材料。其中的碳原子以sp2杂化为主，p轨道彼此交叠在碳纳米管片层外形成高度离域化的大π键，而这些大π键就是碳纳米管与许多生物分子以非共价键复合的化学基础。CNTs主要可分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)两个类型。CNTs具有许多独特的力学、电学和热学性能，溶解后的CNTs可在不影响其电子网络结构和非共价键作用的情况下附加到化学或生物分子上，为其在复合材料领域提供了广阔的应用前景。

分别记双单元法为1，实体单元轴压柱加固、偏压柱受压侧加固、偏压柱受拉侧加固、偏压柱弯矩计算平面外侧面加固为2、3、4、5，其中FEA加固层柱底分为固定约束与不约束两种处理方式，分别记为*、#，从图2可以看出，按上述标记整理柱高一半截面数据。

  

a)金属螺钉悬挂于单根NFC/SWNT细纤维；b)NFC/SWNT细纤维发光二极管；c)NFC/SWNT导电纳米纸；d)NFC/SWNT气凝胶SEM图[33]图1 纤维素纳米纤维/碳纳米管复合材料Fig. 1 Cellulose nonofibril/ carbon nanotube composites

高效分散SWNTs的主要方法就是对其进行化学修饰，这不仅导致成本增加，也使其强度和电导率下降。而NFC可以作为一种制备SWNTs杰出的水分散介质，Hamedi等[33]成功将SWNTs分散于NFC分散液中，SWNTs的分散浓度高达43%质量分数，然后通过分子自组装得到NFC/SWNTs导电纤维、纳米纸和气凝胶。将一个金属螺钉悬挂在所得直径为10 μm的NFC/SWNTs纤维下，如图1a所示，该纤维具有优异的力学性能，其拉伸强度为220 MPa，杨氏模量为14 GPa，同时其导电率也高达207 S/cm。将其应用于图1b所示的发光二极管中，该二极管的电流密度可达1 400 A/cm2。NFC/SWNTs纳米纸具有良好的柔韧性、透明性(图1c)及导电性能，在SWNTs质量分数为43%时，导电率为174 S/cm。NFC/SWNTs气凝胶呈现出如图1d所示的多孔蜂窝状结构，由于结构中含有大量的空气，导电率要比纳米纸低很多，但在SWNTs质量分数为12%时也有1.4×10-4 S/cm，可用于能量存储器件与生物传感器。

Erlandsson等[34]采用高碘酸氧化、冷冻诱导交联制备出一种低密度、高孔隙率(98%)的毫米级NFC气凝胶，基于这种气凝胶表面的多孔结构，通过层层自组装(LbL)的方法将羧酸化的SWNTs修饰到NFC气凝胶表面，得到的球形气凝胶电导率达到1.6 mS/cm，且导电率不受气凝胶的压缩影响，表明该气凝胶导电只需要很小的接触面积。此外，LbL薄膜电流密度为2 kA/cm2。将球形气凝胶用于超级电容器电极，其比电容为9.8 F/g，在50次充放电循环后，电荷存储能力仍保持不变。

2)石墨烯：石墨烯作为一种潜在的新型电子材料,引起了人们极大的兴趣，它是一种单原子厚度的二维碳材料，具有优异的电化学性能。因为石墨烯的比表面积大、导电性高、机械柔韧性好以及化学稳定性优等特点，使得石墨烯及其复合材料可广泛应用于柔性电池、超级电容器等电子器件领域[35-36]。然而石墨烯纳米片层之间存在强烈的π-π相互作用，使得石墨烯在应用制备过程中片层间会产生自堆积现象，形成具有石墨特征的石墨烯材料[37]，比表面积显著低于理论值。纳米纤维素具有适当的纳米结构和良好的亲水性，可以有效阻止石墨烯片层间的不可逆堆积，同时与其他纳米粒子和高分子相比，纳米纤维素还具有密度低、价廉、生物相容性好等优点。因此将纳米纤维素与石墨烯复合，不仅可以阻止石墨烯片层的堆积，还可以诱导高分子取向，增强界面结合力，提高复合材料的机械性能。

制备纳米纤维素/石墨烯复合材料的一种常用方法，就是先制备纳米纤维素/氧化石墨烯(GO)复合材料，然后通过还原得到纳米纤维素/石墨烯复合材料。Xiong等[38]为了提高纳米纤维素和GO离子间的作用力，用PEI修饰过的CNC通过LbL方法与不同含量的GO复合形成透光率高和机械性能强的复合膜，然后对复合膜进行还原，形成rGO/CNC导电纳米纸。当rGO质量分数为56.8%时，导电率高达5 000 S/m。同时，还原后的纳米复合纸的机械性能有了进一步提高，应力达到了(655 ± 102)MPa，杨氏模量高达(169 ± 33)GPa，是以往所报道的石墨烯基复合材料所达不到的。

另一类制备纳米纤维素/石墨烯复合材料的方式是直接剥离得到石墨烯与纳米纤维素复合。Wang等[39]采用溶剂法剥离得到石墨烯，将其分散于水中与CNC分散液混合得到均匀分散液，通过抽滤干燥的方法制备出不同比例的复合膜，然后在125℃下热压30 min得到最后的热压膜，热压膜的机械性能和导电性都高于未热压的膜。如图2的SEM图所示，热压后的膜片层更加整齐，片层间的间隔减少了，形成了相应的密集结构。试验结果表明:热压膜的拉伸强度最高达到50.7 MPa，弹性模量达到16.64 GPa，相对于纯的石墨烯分别提高了33%和57%；电导率随着CNC含量的增加而下降，但在CNC质量分数为15%时，仍有36 S/cm；同时该热压膜还具有良好的热导率，大约为41 W/mK。以上性能表明该热压膜可以很好地应用于包装、电器和热导领域。

  

图2 热压前后质量分数0%、25% CNC/石墨烯复合膜断面SEM图[39]Fig. 2 SEM images of cross-sections of the unpressed and hot-pressed CNC/graphene films with 0 wt% and 25 wt% of CNC loading

这个行业里一年融五轮资、融三轮资的公司有很多。但58到家的哲学不一样，我们基本上不参加论坛活动，更相信时间的密码，58到家是郭靖不是张无忌。在今天市场基本饱和的时候就能看出谁更有能力，风口上的猪没什么好羡慕的。在今天资本环境不好的时候，美股最抗跌的往往是当初想不到的公司，那些两年就崛起有了很高市值的公司、号称几年就创造奇迹的公司却都滑了下来。

一些金属纳米粒子及其化合物具有独特的光、电、磁等性能，如银纳米线、铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)等。将这些金属材料与纳米纤维素复合形成的导电复合材料应用于电子器件领域，在降低成本的同时，由于材料间物理或化学相互作用的协同效应也赋予了材料良好的光学、热学和机械性能。

Hu等[40]以CNF纳米纸为模板，结合射频磁控溅射技术将ITO沉积在CNF基底上，制备出一种新型柔性透明导电纳米纸。CNF/ITO导电纳米纸在光波长为550 nm时，透光率为65%，方块电阻仅仅只有12 Ω/sq，即使重复弯曲也保持不变。同时还以同样的方法在CNF纳米纸上沉积银纳米线涂层得到导电纳米纸，该导电纳米纸在相同条件下透光率为78%，方块电阻为25 Ω/sq。导电纳米纸较高的透光率为高性能太阳能电池提供了优质的平台。

Li等[41]提出了一种大面积、低成本、绿色制备纳米纤维素基功能材料的新型方法。他们以CNF膜为模板利用原子层沉积技术，制备出了一种三维多孔结构的TiO2纳米管光电化学材料，基于纳米纤维素杰出的亲水性，将此材料用于水分解毛细管光电化学系统，该系统具有较好的反应动力学和较高的光电转化效率。

2.2 炭化处理

除了通过纳米纤维素和导电材料复合使纳米纤维素获得导电性，还可对其进行炭化处理赋予其导电性。Wang等[42]对冷冻干燥的细菌纳米纤维素气凝胶进行炭化处理，成功制备出导电气凝胶。由于冷冻干燥避免了直接热处理的缺点，保持了气凝胶的多孔结构，炭化后的碳纤维之间仍然相互交联，形成三维网络结构，具有高的比表面积，这些结构上的特点确保了其良好的电子传输和大的接触面积。这种导电气凝胶用于锂离子电池的阳极，将具有卓越的电容保持率。

Deng等[17]采用纳米纤维素静电纺丝得到碳纳米纤维，在炭化处理后纤维仍保持原有的形态和宏观取向结构。对比常规的聚丙烯腈和纤维素基碳纤维结构，这里的纤维是无皮芯结构的，由于纳米级的结构克服了在稳定过程中核心区域的不完全氧化和在炭化过程中纤维径向温度梯度的问题。除了使用纯纳米纤维素作为碳纤维前驱体，纳米纤维素还被用于纳米复合材料中以提高碳纤维的导电性。Li等[18]对氧化石墨烯(GO)和纳米纤维素混合纤维进行炭化处理，炭化后的纤维具有良好的取向性，所得的纳米纤维素纤维具有高的导电率(649±60) S/cm。用纳米纤维素替代昂贵的聚丙烯腈(PAN)前体，为制造低成本的导电碳纤维开辟了一个广阔的途径。

3 纳米纤维素基材料应用于绿色电子器件

电子设备在我们日常生活中起着重要的作用，人们无处不在使用电子产品，包括笔记本电脑、手机、传感器和其他便携式电子产品。同时，随着经济的快速发展，人们更换电子产品日益频繁，而大多数的电子产品是不能生物降解回收的，造成了严重的生态问题。高性能、可生物降解的材料用于电子产品具有重要的研究意义，最大限度地减少了对石油的依赖，也减少了对环境的污染。纳米纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，具有优异的生物降解性和生物相容性。除了环保外，与玻璃相比，纳米纤维素基材具有较小的弯曲半径、较轻的质量和较高的机械强度；相比于塑料，纳米纤维素具有较小的热膨胀系数，更适合于大规模卷对卷(R2R)工艺[43]。此外，TEMPO氧化的纳米纤维素具有非常好的O2和H2O阻隔性能[44]。因此将纳米纤维素用于电子设备，不仅降低了成本、减少了对环境的污染，而且还可以进行大规模的R2R工艺。

3.1 晶体管

晶体管是一种具有放大、稳压、检波、整流信号调制等多种功能的半导体器件，是各种电子设备的基本组成部分。例如，晶体管在显示系统中是无处不在的，而柔性显示器在电子书、iPad等移动设备中具有巨大的市场。由纳米纤维素制成的纸是柔韧和轻便的，可用作晶体管的基板或功能介电层。传统上，透明导电氧化物(TCO)，如铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)和氧化镉(CDO)已被广泛应用于电子组装。但是当设备发生弯曲时，TCO就会产生裂纹，大大降低导电性，器件的性能衰减严重。CNT、石墨烯、金属纳米线、导电聚合物在透明柔性电子的应用也已被深入研究[45]。

  

图3 纳米纤维素纸基柔性光电晶体管三维示意图及截面图[46]Fig. 3 Three-dimensional schematic and cross-sectional view of a fabricated flexible nanocellulose paper phototransistor

Huang等[43]以CNF透明纳米纸作为基材，CNT为导电层，Al2O3为电解质，NTCDI-F15为N-型半导体材料，成功制备出了透明薄膜场效应晶体管(FET)。该晶体管展现出了良好的光电性能、较高的透光率和良好的柔韧性，这项工作表明了透明纳米纤维素纸在新一代绿色电子产品中具有前所未有的潜力。

Zhang等[46]以高度透明的CNF为基材成功制备出了MoS2光电晶体管(图3)。阳离子电解质在外加电压下，在MoS2表面积累形成双电层，有效屏蔽电荷杂质，减少电子散射，从而大大提高离子迁移率，使得晶体管展现出了卓越的光响应度，在10 nW功率下大约为1.5 kA/W，高于其他研究的报道值。同时该晶体管在一定的光谱范围内表现出卓越的稳定性，这使得其可进一步应用于触摸传感器面板、太阳能电池及触摸显示屏等领域。

3.2 有机发光二极管(OLED)

OLED是人们广泛使用的电子显示器，具有自发光、低电耗、可视角大、极高的对比度和反应速度等优点。传统上，OLED是由硬质玻璃或柔性塑料基板制作，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。塑料的一个主要障碍是它的热稳定性，大多数塑料具有较大的热膨胀系数(CTE)，在装置安装过程中因温度波动而破坏OLED功能材料层。玻璃的刚度和密度特性不仅增加了生产成本，而且给设备运输带来了不便,此外，玻璃不适用于R2R工艺。纸因其优良的热稳定性、可回收性、质轻、柔韧以及适合大规模R2R工艺，而在作为柔性电子基板具有很大的吸引力。然而，普通纸的不透明性和大的粗糙度，是其在OLED器件使用的障碍。纳米纤维素纸因具有高透光率和纳米级的表面粗糙度引起了研究者的广泛兴趣。

Zhu等[47]用纯CNF透明纸为基材制得OLED(图4a)。从上到下，该装置包括20 nm厚Ca为电子注入层、绿色聚芴层发光层、10 nm厚MoO3和30 nm厚PEDOT/PSS为空穴注入层、CNT导电层。与塑料基材相比，纤维纳米材料基材可以更有效地释放弯曲期间的应力，这可以实现更柔软，甚至可弯曲的装置。因此该OLED在弯曲状态下仍然具有较好的发光性能，同时进一步减少有机发光层的厚度而不使器件短路，在不牺牲透光率的情况下提高CNT层的导电性，可有效提高发光稳定性。

除了理想的柔韧性能，纳米纤维素在OLED应用方面的环保与经济效益也是不容忽视的。Najafabadi等[48]以CNC为基材、Al/LiF为阴极、Au/MoO3为阳极成功制备出了有效的OLED(图4b)。结果表明，该OLED的最大亮度为74 591 cd/m2，在亮度为10和100 cd/m2时的平均电流效率分别为(32.5±14.1)和(42.7±9.8) cd/A。这与以玻璃为基材制得的OLED在相同亮度下的平均电流密度相似，分别为(38.0±19.3)和(45.5±10.0) cd/A。这种纤维素基材可以在室温下溶解于水中，分离出有机半导体材料和金属层，实现再循环。该结果表明了一种有效的以纳米纤维素为基材制备低成本、轻质、柔韧的OLED的方法。

1.2.4 细胞遗传学检查 通过骨髓细胞直接法和(或)24 h培养法，按照常规制备染色体，正常核型至少要分析20个分裂象，异常核型至少要分析10个分裂象。核型异常描述依据《人类细胞遗传学国际命名体制(ISCN 2013)》的规定进行[4]。

  

图4 纳米纤维素基柔性发光二极管Fig. 4 A nanocellulose paper OLED device

3.3 天 线

天线是一种将导行波和电磁波进行相互转化的变换器，广泛应用于各种通信技术，包括电视机、手机、GPS和收音机。纸基板在印刷电子产品方面具有很大的优势，不仅可生物降解和大量廉价获取，同时也能够被书写、打印，并折叠成三维结构，而这在玻璃或塑料上是不可能实现的。普通纸因其优良的可折叠性，可理想地应用于小型、便携式电子产品，但由于其高的表面粗糙度，使得设备灵敏度低。相比于普通纸，纳米纤维素纸具有十分光滑的表面。

Nogi等[49]利用银纳米线墨水用丝网印刷的方式在纳米纸上写上“V”形图案，制备出可折叠天线。与普通纸相比，纳米纤维素纸表面粗糙度较小，因而具有良好的可印刷性。天线的谐振峰可以通过改变天线长度来调整，传统天线在制作天线图案后，长度不能改变，由于塑料基板上的银纳米线在折叠过程中会被破坏，即使基板恢复到原来形状，共振峰也不会恢复到原来的频带。图5为纳米纸天线回波损耗与频率关系曲线，可以看出谐振峰的位置能够通过折叠基板来实现，当折叠的纸质天线展开并恢复到原始长度时峰值返回到原来的位置，同时天线回波损耗较低(小于26 dB)。这种纳米纸天线展现出了良好的可折叠性能，在折叠条件下仍保持良好的灵敏性，可用于制备通过折叠接收和发送多频信号的天线。

我国大中型轧机升降台多数采用传统的 “重锤平衡，曲柄连杆机构驱动”的结构型式[1]，这种轧机升降台在轧钢生产过程中，因升降台重锤惯性大，设备笨重，相应的机械传动紧固装置容易受损，而且摩擦力大，有时发生升降台主轴拨叉和连杆螺丝断裂，危险程度相对较大。普遍存在设备年停机时间长，生产效率低，维修费用高，管理和维护工作量也相对较大等诸多问题。因此研究新型的液压升降台来代替传统型式的升降台已成为一种发展的趋势[2]。

  

图5 纳米纤维素基可折叠天线回波损耗与频率关系曲线[49] Fig. 5 Return loss of folded nanocellulose paper antennas

[1]SIQUEIRA G, BRAS J, DUFRESNE A. Cellulosic bionanocomposites： a review of preparation, properties and applications[J]. Polymers, 2010, 2(4)： 728-765.

3.4 扬声器

扬声器是一种常用的将电子音频信号转换成相应声音的器件，隔膜是扬声器中最重要的部件，超薄、高强度、低质量的纳米材料是作为隔膜材料十分理想的选择。例如，碳纳米管和石墨烯可分别作为热声和静电膜[51-52]。要求低质量是为了保证良好的高频响应，而高强度则是比较大的自支撑膜有效低频响应所必需的。纤维素纳米纤维质量轻、强度大，可通过真空过滤等工艺制作成薄膜，是环境友好型扬声器隔膜的良好选择。

Galland等[53]采用磁性纳米粒子通过原位沉积法修饰纳米纤维素制作磁化、高韧性的超薄原型扬声器膜(图6)。由于磁性膜较聚合物膜更加优异的机械性能，均匀的磁性相，可以得到较好的声音质量。该扬声器的工作原理主要是：铜线圈产生磁场梯度直接对磁化膜施加一个作用力，同时电信号以膜的声震动被重建，从而发声，不需要任何庞大的外部磁体。该扬声器在20 Hz至15 kHz频率范围内，频率响应曲线都比较平坦，具有比较好的声音输出质量。这种隔膜具有一些潜在的应用市场，如便携式扩音器和助听器。

  

图6 亚铁磁性球(左下图)、膜(右下图)和扬声器结构(上图)[53]Fig. 6 Ferrimagnetic balls (bottom left image), membrane (bottom right image) and constructed loudspeaker (top image)

3.5 致动器

致动器是对受控制对象施加控制运动作用的装置。以纸张为基材的发电机因其质量轻、便携、柔韧以及应用范围广泛而在能源获取领域备受关注[54-56]。例如，人们可以把一个纸致动器连接到一本书上，在翻页的同时收集能源。图7是一个自供电纸致动器的制作过程[55]：约100 nm的银沉积在两张纸上形成电极，聚四氟乙烯通过旋涂的方式被涂加到银-纸上，然后将聚四氟乙烯-银-纸和银-纸压在一起并在两张纸之间保留一个空隙。该装置通过管状的极化方法制造静电感应运转的发电机，通过对装置施压缩小空隙，带动有聚四氟乙烯涂层的电极靠近其他电极，使得该电极正电荷增加，这种变化通过达成银电极之间的电荷平衡从而在装置中产生电流，释放压力使电子回流，如此往复而生成连续的电流。

在对双语学习的影响因素调查中，与其他专业双语教学研究发现相似[11]，36.17%住院医师认为最主要的影响因素是学习氛围，其次是临床工作繁忙，因此精力与时间有限，影响了双语学习的开展，再次的原因是缺乏有效的学习方法。由此带来思考：如何在日常的临床工作和临床教学中加入更多的双语元素，营造氛围，帮助住院医师们开展并坚持双语学习？

  

图7 纸致动器制作过程示意图[55]Fig. 7 Schematic of the preparation of the paper actuator

依据同样的静电学机理，Zhong等[56]运用由纳米纤维素制成的透明纳米纸制造了自供电交互式透明纳米纸致动器。为了保持透明性，用CNT取代银，此外，用环保型PE替代了聚四氟乙烯用作介质层。该装置有很好的透明性,并且对于压力的变化敏感,因此其在博物馆的防盗或是遗嘱、出生证明等重要文件的智能映射等应用方面很有潜力，并且这种致动器适于大规模生产以及最终的环境友好处理。

3.6 触摸屏

柔性基材代替刚性基材用于电子器件已经获得了人们巨大的关注，因为它们的韧性大、质量轻和利于便携。Fang等[57]开发了一种高度透明双层结构的雾度纸：一层是纯CNF薄膜，可以提供纳米级表面粗糙度，另一层是普通木材纤维和CNF的混合层作为支撑层。然后在这个透明纸光滑表面上涂一层薄的CNT层，得到电阻触摸屏。在这个纸触摸屏上写一个“paper”，便可成功地在电脑上显示出来了。由于这种双层纸顶部相对粗糙的表面可以将入射光散射到不同的表面以及混合纸的光学雾度，该触摸屏的抗反光性能要优于PET为基材的触摸屏，更适合户外电子用品，展现出了其在触摸屏领域的巨大潜力。

其次，加强与体育舞蹈消费产品商的合作，构建电商平台。目前公众号仅通过微店软件售卖相关教材，就已经走向电商发展的趋势，可以此为切入点，与业内消费产品商合作，引入行业内其他消费产品，如针对舞蹈爱好者售卖自主研发的在线课程、专业书籍；针对比赛选手售卖比赛服装及用品。另外还可以通过吸引体育舞蹈产业链中的实体企业，使其通过缴纳线上店铺租金的方式入驻公众号的电商售货位，在打造行业协会教育平台的基础上发展电商交易平台，丰富盈利模式。

此外，Zhu等[58]制备了一种透光率大于90%，雾度小于1%的超清晰的纳米纤维素纸，并将单层石墨烯通过热传递法覆盖在该纸张表面，赋予其导电性。该透明导电纸随即成功地被用于纸触摸屏，所得的触摸屏的灵敏性可以与传统的商业触摸屏相媲美。

4 纳米纤维素基材料应用于储能器件

为了满足现代社会日益增长的能源需求以及减少对化石燃料的依赖，能量储存装置起着至关重要的作用。各种电化学能量存储设备，如电池和电化学电容器，已被广泛应用。纳米纤维素作为一种丰富、可再生、环境友好的材料，在储能器件领域的相关应用具有很大的研究价值。

复合参与者角色的提出使得加的夫语法对小句的描写更加精细。加的夫语法的及物性系统中则包括了17种简单参与者角色和12种复合参与者角色[12]。例如，在例句（6）中，参与者角色“人”既是“受事者”，即人感到压力是由于攻击性。而同时又是感到压力的表现者，即“情感表现者”。因此，在现代汉语“让”字中，还会有复合参与者角色出现。

4.1 锂离子电池

基于纳米纤维素一系列优异的性能，近年来纳米纤维素基材料在锂离子电池电极、电解质、隔膜的应用研究广泛。

Li等[59]以GO为模板，对CNF/GO混合纤维进行炭化处理成功制备出了导电率极高的导电微纤维。将该导电微纤维用于锂离子电池的电极材料，在恒电流密度为25 mAh/g时的充放电容量和库仑效率的循环曲线如图8所示。结果表明，组装的锂离子电池充放电容量以及库仑效率随着循环次数的增加，几乎不变，在第63次循环后放电容量仍为312 mAh/g，具有很好的循环稳定性。

  

图8 锂离子电池充放电容量和库仑效率循环图[59] Fig. 8 Charge/discharge capacity and corresponding coulombic efficiency cycled of lithium-ion battery

相信随着技术的革新、研究者们的努力，这些困难终将被逐一解决，纳米纤维素终会走入到我们的日常生活中。

  

图9 锂离子电池实物图[60] Fig. 9 Photograph of lithium-ion battery

Willgert等[61]成功制备出了高柔韧性的纳米纤维素复合纸，并将其用作锂离子电池电解质，离子导电率高达5×10-5 S/cm。实验表明这种电解质材料不会有明显的分解，具有很好的电化学稳定性。除了这种制备纳米纤维素纸电解质，还可以将纳米纤维素作为增强基体制备离子导电凝胶，作为凝胶电解质用于锂离子电池。Chiappone等[62]以CNF为增强基体制备凝胶电解质，组装的锂离子电池具有优异的稳定性。CNF添加量在3%时，电化学性能降低较少，而机械性能却得到明显的改善，当添加量较大时，电化学性能降低明显。

Zhang等[63]通过湿法造纸工艺制备具有优异的润湿性、机械强度、热性能和电化学性能的纳米纤维素纸，以该纳米纤维素纸作为隔膜组装锂离子电池。相对于聚丙烯隔膜，CNF隔膜具有较高的孔隙率和良好的湿润性，同时把CNF和聚丙烯隔膜放在180℃下1 h后，CNF隔膜没有任何收缩，PP膜收缩超过50%，DSC结果表明CNF隔膜比PP隔膜具有更高的熔点。对比两种隔膜组装的锂离子电池的循环性能，CNF隔膜组装的锂离子电池的放电容量以及电容保持率均比PP隔膜的高，在100次循环后放电容量仍有大约146 mAh/g，电容保持率为91.7%。

4.2 超级电容器

柔性显示器件需要质轻、可弯曲的超级电容器电极，将纳米纤维素作为活性导电物质的机械增强材料，获得的柔性导电材料用于超级电容器电极是十分理想的。Zhang等[64]按图10a所示过程将Ag粒子沉积在CNF气凝胶表面获得快的电子传输通道，然后再将PANI纳米粒子沉积在Ag粒子表面得到具有高电容性能的超级电容器电极材料。Ag粒子通过改善电极导电性大大增加PANI的电容，组装的超级电容器面积比电容达到176 mF/cm2，即使弯曲到任意弯曲半径，电化学性能也不会变。Zheng等[22]使用CNF/rGO/CNT混合气凝胶为电极，H2SO4/PVA凝胶为电解质成功组装了一个柔性全固态超级电容器(图10b)，该电容器没有黏结剂和电活性添加剂。由于气凝胶电极的多孔结构和CNF杰出的电解质吸收性能，超级电容器展现出高的比电容(252 F/g)、功率密度(2.7 W/g)和能量密度(8.1 mWh/cm2)，并且在1 000次充放电循环后，超级电容器的电容保持率仍为99.5%，表现出了杰出的循环稳定性。这种纳米纤维素基导电气凝胶由于具有优异的电性能、低的成本、易大规模生产等一系列优点，使其在柔性储能器件中具有广阔的应用前景。

纳米纤维素除了用作活性导电材料的机械增强体，还可以作为碳源去获得炭化纤维层，用作超级电容器电极。Cai 等[65]将PPy包覆在纳米纤维素外层后进行炭化，用作负极材料，再将炭化后的材料与Ni(OH)2混合用作正极，成功组装了一个具有高的比电容、高的能量密度和杰出循环寿命的不对称超级电容器(图10c)。碳纳米纤维上的Ni(OH)2纳米粒子可以很好地接触电解质，碳基质赋予电极高导电性，协同有效地促进氧化还原反应，提高电容性能。正极和负极比电容分别为1 045 和236 F/g，能量密度为51 Wh/kg，功率密度为117 kW/kg，5 000次循环后电容保持率达到84%。此外，Li等[66]将CNF和活性炭(AC)混合成膜，800℃下氩气氛围中炭化2 h后用作超级电容器电极。炭化后的CNF和AC间具有很强的相互作用，这种网络结构具有很好的离子传输效率。相对于纯AC电极，具有更高的电流密度和循环稳定性，在10 000次循环后电容保持率超过了92%。

  

a)Ag/PANI/CNF气凝胶电极制作过程示意图[64] ; b)全固态超级电容器原理图[22];c)不对称超级电容器原理图[65] 图10 纳米纤维素基超级电容器制备及原理图Fig. 10 Preparation and schematic diagram of nanocellulose-based supercapacitor

5 展 望

纳米纤维素因其在自然界的储量大、环境友好而具有得天独厚的优势。在保留了纤维素已有的结构特点与优势性能的前提下，纳米纤维素基导电材料同时具备了良好的电学、光学等潜在拓展性能。纳米纤维素基导电材料现阶段正被研究用于绿色电子和储能器件的制造，而许多工作已经证实纳米纤维素因其独特的性质可被应用到很多领域，例如可穿戴柔性电子设备、纸基发电机、OLED、超级电容器等。但将纳米纤维素大规模的投入到实际应用中仍具有一定的挑战。因此笔者认为纳米纤维素材料的未来发展重点在于:

1)寻求有效的方法降低纳米纤维素材料的制备成本，提高纳米纤维素的生产效率;

在开采金矿过程中，不能采用粗放式的手段处理环境效应，应采用先进的科学技术，边开发边保护，从而达到生态与经济的平衡发展。例如：应用离子交换方式、混凝过滤方式等技术二次利用原材料，有效提升原材料利用的效率，从根本上实现绿色环保，保障金矿的可持续开发。除此之外，在治理矿山问题上，采用先进技术进行生物恢复，针对金矿开采过程中导致的地貌景致损坏以及生态破坏等问题，进行专业技术的改善。

2)开发既能方便储存运输又不会导致纳米纤维素聚集的新方法，进而替代现有的低含量纳米纤维素分散液储存法;

3)开发大规模纳米纤维素分散液制备材料时的快速、高效干燥方法;

4)有效提高纳米纤维素材料的憎水性、湿态阻氧性及阻水蒸气性，进而扩展其在高湿度环境下的应用范围;

5)提高纳米纤维素在实际应用中的耐候性。

除了将纳米纤维素基导电材料直接用作锂离子电池电极，还可以将纳米纤维素作为黏结剂用于锂离子电池电极。Lu等[60]使用TEMPO氧化的纳米纤维素(TOCN)作为黏结剂，将不同比例的LiFePO4(或石墨)、super-P碳、TOCN分散液混合通过真空过滤后干燥制备锂离子电池电极，并将得到的锂电池连接上到蓝色的LED上(图9)。试验结果表明，水分会影响电池的电化学性能，而最佳干燥时间大约为1 h，TOCN添加量最优在质量分数4%，此时不仅起到了很好的黏结作用，且具有较好的电化学性能。正极的库仑效率超过了99.9%，在70次循环后的放电容量为146 mAh/g，负极的库仑效率大约在90%，在50次循环后放电容量仍有270 mAh/g，具有杰出的电化学稳定性。

关于铜冶炼烟气制酸酸性废水的处理，国内厂家处理后达标废水一般直接排放，也有部分返球磨石灰乳工序，倪灵枫［5］采用硫化-中和工艺，中和后净水送回循环水系统；李运龙，李绪忠，吴班等采用生物制剂工艺处理，上清可返回回用［6］；李立军采用两级处理［7］,大大降低了硫化氢气体排放；特别助剂EX3000的加入，使工艺处理脱砷及金属效果明显提高。以上均部分完善了现有生产工艺，但因未考虑其中废酸回收，石膏渣数量未得到根本消除（或大幅降低），仍存在危废处置问题。

参考文献(References)：

然而，纳米纤维素纸在水中的形状稳定性不好，不利于某些基于溶液的大型印刷流程，包括凹版印刷、丝网印刷和喷墨印刷。Zhu等[50]采用戊二醛与盐酸(HCl)作为催化剂交联纤维素链之间的羟基，提高纳米纸在溶液中的形状稳定性，并以改性后的纳米纸作为基材，银为导电材料，通过凹版印刷方法制作天线。制作过程中，纳米纤维素纸的形状十分稳定，没有发生褶皱现象。这些研究为通过大规模的书写和印刷工艺制作低成本电子器件提供了条件。

一些词形相近的英语单词放在一起记忆，往往既有趣又容易记住。如，brain（大脑），drain（排水），brain drain就是“大脑流失”，即“人才外流”；jelly（果冻），jolly（快乐的），果冻发给小朋友时，你就会很快乐；local（地方的），vocal（声音的、使用嗓音的），这不是一方水土，一方乡音吗？

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你会骑自行车吗？或者，你游泳得心应手吗？哈，啾啾先生是想向小朋友们提个问题：如果不去实践，能不能从书上学会骑车和游泳？或者，只听别人讲解，自己不去领悟和行动，会不会突然就会呢？

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碳材料作为目前运用程度最广、生产投入最大的单元素材料，因其多样性的电子轨道特征，而具有多样的结构与性质。其中，将导电的一维碳纳米管(CNTs)和二维石墨烯与纳米纤维素复合形成纳米纤维素基导电复合材料，已被广泛研究。

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