在納米科技的領(lǐng)域中，通過Bottom-Up的方法自下而上組裝起來的納米材料往往會展現(xiàn)出許多新奇的特性。例如，銅顆粒達(dá)到納米尺寸時就變得不能導(dǎo)電，而絕緣的二氧化硅顆粒在20nm時卻開始導(dǎo)電。此類材料至少有一個維度的尺寸在0.1-100nm之間。根據(jù)空間受限的維度，可以將納米材料分為零維、一維、二維材料。

納米材料的維度

纖維素納米纖維（CNF）屬于一維納米材料，即在（x,y,z）三維空間中，只有一個維度（長度）可以不受限制進(jìn)行延展，整體呈線狀結(jié)構(gòu)。其除了具備輕巧及高強(qiáng)度的特點(diǎn)外，還有許多優(yōu)異的特性，例如高氣體阻隔性能、吸收性能以及優(yōu)異的透光性質(zhì)等。此外，作為一種植物纖維衍生材料，CNF對于環(huán)境十分友好，可潛在應(yīng)用于汽車、電子電器、包裝等行業(yè)中。

TEMPO氧化的CNF材料

CNF材料的直徑及長度會對其復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度有較大的影響，因此，獲取準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)是十分必要的。本文聯(lián)合采用納米粒子粒度分析儀及紫外可見分光光度計對CNF的纖維長度及分散性進(jìn)行相關(guān)評價。樣品為TEMPO（2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基）氧化的CNF樣品，TEMPO-CNF具有高度分散性及優(yōu)異的透明度，可用在工業(yè)制造如涂料及樹脂橡膠的復(fù)合物中。

01纖維長度評價——納米粒度分析系統(tǒng)

IG-1000納米粒度分析系統(tǒng)

島津IG-1000單納米粒度分析系統(tǒng)，使用島津技術(shù)——誘導(dǎo)光柵測量原理，通過在電極兩端施加電壓，使納米粒子在電泳作用下排列形成衍射光柵，停止施加電壓后納米粒子開始擴(kuò)散，通過測量衍射光強(qiáng)度隨時間的變化來測量納米粒子的粒徑大小及分布。IG-1000可以實現(xiàn)最小0.5nm到百納米范圍內(nèi)粒子的高靈敏度分析，具有*的抗污染能力及良好的重現(xiàn)性。

機(jī)械攪動10min（黑線）和120min（紅線）后，粒度尺寸分布圖

由上圖可見，隨著機(jī)械攪拌時間的增加，TEMPO-CNF的尺寸在下降。10min機(jī)械攪拌后樣品呈現(xiàn)較寬的尺寸分布。其中占比最大的是30nm的纖維，如上圖黑色箭頭所示。經(jīng)過120min的攪拌后，納米纖維的尺寸變小，分散性得到提高，尺寸分布在10-150nm之間，如上圖紅色箭頭所示，15nm的納米纖維占比最多。

02光學(xué)特性表征——積分球紫外可見分光光度計

TEMPO-CNF在溶液中的分散性能還可以通過光學(xué)測試來進(jìn)行表征。由于納米纖維處于納米尺度，人的肉眼難以辨識這種極細(xì)微的分散度差別。而借助于積分球附件，通過UV-2600i紫外可見分光光度計的光譜表征則可輕易地進(jìn)行分辨。

機(jī)械攪動10min和120min后，正（漫）透射光譜圖

由上圖可見，對于10min機(jī)械攪拌處理的樣品，200-400nm之間的全透射光強(qiáng)度（紅線）高于正透射光（黑線），說明光線在穿透CNF溶液的時候，部分光的傳播偏離了原來直線傳播的方向，發(fā)生了改變，這部分光即漫透射光。而對于120min機(jī)械攪拌處理的樣品，正透射（藍(lán)線）和全透射光（綠線）的譜線幾乎*重合，說明CNF溶液處于高度分散的狀態(tài)，沒有發(fā)生聚集。