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  近日，東北林業大學材料科學與工程學院于海鵬教授、陳文帥副教授課題組，在材料學院和生物質材料科學與技術教育部重點實驗室的支持下，實現了納米纖維素的中試規模化制備，并首次證實超聲技術應用于納米纖維素規模化生產的可行性。

  纖維素廣泛存在于樹木等植物之中，是一種取之不盡、用之不竭的可再生資源。納米纖維素提取自天然纖維素，具有獨特的結構和優異的性能，有著廣闊的應用前景。隨著資源的匱乏和人們對高附加值產品重視程度的日漸增加，科學有效地開發納米纖維素產品，有著重要的研究意義和實用價值。納米纖維素主要分為纖維素納米晶體（NCC）和纖維素納米纖絲（CNF）。一些發達國家已經開始著手納米纖維素的中試化或產業化生產，成功案例包括：加拿大FPInnovations與Domtar公司建立了CelluForce公司，采用酸水解法制備NCC，產量為1噸每天。芬蘭UPM和VTT公司也先后實現了CNF的中試化生產。美國林務局和緬因大學合作開辦了全美首家生產NCC和CNF的工廠。日本王子制紙與三菱化學聯手共同致力于CNF的研發，實現了納米纖維素薄膜的連續化生產。此外，日本東京大學Akira Isogai教授研究組、京都大學Hiroyuki Yano教授研究組也各自與相關企業合作，開展CNF的中試化生產以及功能性產品研發。這些商業化進程推動了納米纖維素的應用及下游高附加值產品的開發。在中國，納米纖維素的產業化機會也在悄然到來，但目前還未見中試基地或規模化生產的相關報道。

  為了推動我國納米纖維素產業的發展，于海鵬教授研究團隊采用大容量的高強度超聲波處理方法實現了CNF的中試化制備，該技術方法由陳文帥等自2009年開始探究并逐漸明確，已證實對以木、竹、秸稈、麥草、甘蔗渣和紙漿等為原料制備CNF具有廣泛的適用性，研究成果獲得3項國家發明專利授權，并相繼在Carbohydrate Polymers、Cellulose、ChemSusChem和Green Chemistry等國際期刊發表學術文章，吸引了國際數十個相關研究小組的關注，成為納米纖維素的代表性制備方法之一。以前期研究工作為基礎，研究團隊經過審慎思考和反復調研，明確了技術放大方案，搭建了中試規模的實驗平臺。該平臺以循環超聲裝置為核心，核心工作部件（多級聚能式和發散式超聲探頭、機械攪拌裝置）可靈活組合，可以放大到產業化生產規模。平臺運行實驗證明：直接以從造紙廠購進的紙漿為原料，僅通過一步超聲處理就獲得高度均勻的CNF懸混溶液，整個過程簡單快捷。按照單次運行的處理規模100升、超聲功率1kW和處理時間15min來估算，該平臺的產能可達2噸/天，已達到中試規模的處理能力。同時，該平臺的運行成本和維護成本均較低，其技術原理和加工步驟也有利于與現有制漿造紙產業和纖維素工業相融合，這將有力地推進納米纖維素在國內的產業化進程。

  上述工作得到萬人計劃青年拔尖人才項目、教育部新世紀優秀人才計劃、國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費等基金項目的支持。