| 孟亚会,贾志欣,郭大亮,赵会芳,沙力争,沈静.纤维素纳米晶体光子膜的构筑及其刺激响应性能研究[J].中国造纸,2025,44(11):1-7 |
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| 纤维素纳米晶体光子膜的构筑及其刺激响应性能研究 |
| Cellulose Nanocrystal Photonic Films: Fabrication and Stimuli-responsive Properties |
| 收稿日期：2025-06-18 修订日期：2025-07-10 |
| DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2025.11.001 |
| 关键词: 纤维素纳米晶体 光子结构色 低共熔溶剂 湿度可逆性能 |
| Key Words:cellulose nanocrystals photonic structure color deep eutectic solvents reversible humidity performance |
| 基金项目:博士后科学基金资助项目（2024M760380）；浙江省博士后科研项目（ZJ2024113）；浙江省教育厅一般科研项目（Y202351793）；浙江科技学院青年科学基金项目（2023QN052）；浙江科技大学环境与资源学院青年教师创新研究项目（HZQY202408）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 孟亚会* | 东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨,150006
浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023
浙江景兴纸业股份有限公司,浙江嘉兴,314214 | 314214 | | 贾志欣* | 东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨,150006
浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023 | 310023 | | 郭大亮 | 浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023 | 310023 | | 赵会芳 | 浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023 | 310023 | | 沙力争 | 浙江科技大学环境与资源学院,浙江杭州,310023 | 310023 | | 沈静* | 东北林业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨,150006 | 150006 |
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| 摘要:本研究通过分层浇铸将低共熔溶剂（DES）掺杂至纤维素纳米晶体（CNC）中制备出兼具力学性能与结构色可调的光子膜。结果表明，DES添加量是调控CNC光子膜结构色、力学性能、热稳定性及响应特性的关键参数；DES的引入有效改善了CNC光子膜的柔韧性不足缺陷，断裂伸长率提升至(0.74±0.18)%；其展现出宽色域（由蓝色逐渐过渡为橙红色），并提升了光子膜的热稳定性；CNC/DES0.5（DES添加量为0.5%）光子膜具有良好的湿度响应特性，当相对湿度从50%升至99%时，光子膜由黄绿色变为红色，同时具有良好的湿度可逆性能（20次）；此外，光子膜具有对乙醇/水混合体系中微量水分灵敏识别的特性，随体系含水量减少，光子膜由红色渐变为黄绿色；利用CNC对H2O分子的响应特性，CNC薄光子膜在湿度传感、水分检测等方面表现出可逆的行为。 |
| Abstract:In this study， a photonic film with both mechanical properties and tunable structural color was prepared by incorporating deep eutectic solvents (DES) into cellulose nanocrystals (CNC) through layered casting，and it was named CNC/DES photonic film. The results showed that the amount of DES added was a crucial parameter for regulating the structural color， mechanical properties， thermal stability， and responsive characteristics of photonic films. The introduction of DES effectively addressed the defect of insufficient flexibility in photonic films， increasing the elongation at break to （0.74±0.18）%. The film exhibited a wide color gamut (gradually transitioning from blue to orange-red) and enhanced thermal stability. The CNC/DES0.5 photonic film （the addition amount of DES was 0.5%） demonstrated excellent humidity-responsive characteristics， as the realitive humidity increased from 50% to 99%， the film changed from yellow-green to red， while also exhibiting good reversible humidity performance (over 20 cycles). Additionally， the film displayed sensitive identification of trace amounts of water in ethanol/water mixtures， gradually changing from red to yellow-green as the water content decreased. Leveraging the responsive characteristics of CNC to H₂O molecules， photonic films exhibited reversible behavior in humidity sensing and moisture detection. |
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