使用自下而上的制造策略来概括在自然界(如木材、鹿角、骨头和丝绸)中发现的精确的层次结构本身就是一个挑战。然而，作为一种可再生的、天然的纳米级结构单元，纳米纤维素——包括纤维素纳米晶体和纤维素纳米纤维——在这一领域引起了广泛的研究兴趣。总的来说，固有的形状各向异性，表面电荷/化学性质以及机械/流变性质是一些关键的材料特性，这些特性导致纳米纤维素自下而上的制造材料具有先进的基于结构的功能。

有鉴于此，瑞士国家联邦实验室EMPA的Gustav Nyström等人，综述了纳米纤维素基功能材料的制备研究进展。

本文要点

1）介绍了通过各种制造技术将纳米纤维素组织成仿生排列，多孔和纤维状材料的方法。此外，还介绍了由于纳米纤维素排列和通过特定工艺诱导的方法产生的复杂材料结构。特别地，根据纳米纤维素的基本特性建立了设计规则，并讨论了它们对材料组装和结构/功能的影响。最后，重点介绍了该领域的关键进展和关键挑战。

2）面临的挑战包括：在多个长度尺度上创建和有效利用结构-功能关系，就像在自然产生的分层材料中那样。此外，生物体在自下而上的制造过程中的整合也代表了一种新的策略，可以形成更精确/更复杂的结构，这可能导致材料性能的进一步改善。因此，利用复杂的合成制造策略和生物体内现有的共组装技术来进一步控制组装材料的结构和功能是一个新的研究方向。

3）尽管纳米纤维素作为自下而上合成策略的基本结构单元具有巨大的内在潜力，但由于需要在纳米和微米尺度上实现近乎完美的组织，因此要提高纳米纤维素基功能材料的性能仍然具有挑战性。

总之，该工作有助于促进纳米纤维素基功能材料的制备和开发。

参考文献：

Kevin De France et al. Functional Materials from Nanocellulose: Utilizing Structure–Property Relationships in Bottom‐Up Fabrication. Advanced Materials, 2020.

DOI: 10.1002/adma.202000657

https://doi.org/10.1002/adma.202000657