纤维素纳米纸(CNP),是一种由纤维素纳米纤维构成的平面可折叠薄膜材料。纤维素纳米纸是以纳米纤维素(NC)为基本单元,采用真空过滤法、铸涂法等工艺制造而成,产品同时拥有纳米材料、纤维素材料的特性,具有优异的力学性能、热学性能、光学性能等特点,是一种高性能新材料,下游可应用范围广泛。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2026年纤维素纳米纸(CNP)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,真空过滤法是纤维素纳米纸的主要制备工艺,其次是铸涂法,其他制备工艺还有热压法、喷雾沉积法等。纤维素纳米纸具有质量轻、强度高、柔性好、透明、光学性能优、热稳定性好、阻隔性高、原料来源丰富、可再生、生物相容性好、可生物降解等优点,可以广泛应用在超级电容器、消费电子、OLED显示面板、可穿戴智能设备、太阳能电池、包装等领域。
从纤维素纳米纸生产所用原材料来看,纳米纤维素来源广泛,可利用树木、秸秆等各种植物的天然纤维来制造,这些材料在自然界中储量丰富;制备工艺可采用生物法、化学法或者机械法,目前生产技术逐步成熟,全球纳米纤维素产量正在高速增长,有利于纤维素纳米纸行业发展。2021年,全球纳米纤维素市场规模约为1.6亿美元。但全球纳米纤维素规模化量产企业数量较少,且主要集中在北美、欧洲、日本地区,对纤维素纳米纸行业发展也存在一定不利影响。
新思界
行业分析人士表示,纳米纤维素具有天然的亲水性,纤维素纳米纸工作在潮湿环境中,力学性能会急剧下降,限制了其应用范围进一步扩大,必须对纤维素纳米纸进行改性,以提高其疏水性。纤维素纳米纸改性方法主要有甲硅烷基化法、乙酰化法、聚合物接枝法等,但这些方法也会造成纤维素纳米纸的机械性能下降,或者制备成本提高,因此纤维素纳米纸改性技术研究还在不断深入。
2018年6月,中国科学院青岛生物能源与过程研究所团队,采用了易回收的有机酸水解法从天然木质纤维中提取含木质素的纳米纤维素,通过机械力协同作用制得具有优异抗水性能的CNP(纤维素纳米纸),产品的机械性能、耐水性能得到提高,并具有优异的紫外吸收性,且制备工艺简单、成本较低、环保性好。
除提高产品性能外,新型的、具有独特性能的纤维素纳米纸也在不断研发问世。2022年5月,日本大阪大学与东京大学、九州大学、冈山大学合作,研究开发出一种纳米纤维素纸半导体,具有3D结构的纳米-微米-宏观跨尺度可设计性以及电性能的广泛可调性。纤维素纳米纸的性能正在不断完善、功能正在不断增多,未来其应用范围将不断扩大,行业发展前景广阔。