主要观点总结
本文介绍了超分子化学工程在纤维素纳米复合材料领域的应用。科学家通过引入超分子化学策略，旨在减少对石油资源的依赖并应对气候变化，开发出可持续、可再生的新材料。文章详细阐述了纤维素纳米材料（CNMs）的多尺度超分子工程及其制造和加工成材料的过程，并提供了材料和结构视角，解释了如何通过超分子化学来调节这些纳米复合材料的各种特性。文章还讨论了这些方法的挑战和未来前景，呼吁进一步关注超分子化学工程以最大限度地发挥这些材料的潜力。
关键观点总结
关键观点1: 背景介绍
随着对石油资源的依赖和气候变化的挑战，科学界正在积极开发可持续、可再生的新材料。
关键观点2: 纤维素纳米材料的重要性
纤维素作为地球上最丰富的天然生物高分子，因其可降解性和碳中和生命周期，成为极具潜力的替代材料。广泛应用于塑料、纺织和复合材料领域。
关键观点3: 超分子化学工程在纤维素纳米复合材料中的应用
通过化学或酶法预处理，科学家能够保持纤维素的结晶结构，并通过表面改性提升其在复合材料中的适配性。超分子化学工程策略不仅提升了材料性能，还推动了其在前沿应用中的发展，为实现高性能与可持续性的统一提供了全新思路。
关键观点4: 多尺度超分子工程及制造加工策略
陈朝吉教授和Stephen J. Eichhorn教授介绍了纤维素纳米复合材料的多尺度超分子工程及其制造和加工成材料的过程，包括多种超分子相互作用如氢键、静电作用、金属配位等的应用。
关键观点5: 纤维素的性能特点及应用
纤维素材料具有优异的化学与物理特性，如两亲性、结构可调性、高强度、热稳定性等，因此被广泛用于开发高性能纳米复合材料。其机械性能、光学性能、热性能、离子传导和生物降解性都得到了显著的提升和发展。
关键观点6: 面临的挑战与未来展望
尽管基于超分子化学的纤维素纳米复合材料取得了显著进展，但其大规模应用仍面临诸多挑战。未来的研究将更加注重多尺度设计、环境稳定性、规模化生产等方面的挑战。政府政策、标准制定及产学研协作也将在推动这些绿色材料迈向实际应用中发挥关键作用。
正文
Lu Chen, Le Yu
为共同
一
作。
为了赋予纤维素纳米复合材料多功能和智能性能，研究者们通过表面化学修饰和非共价相互作用策略，提升了材料的结构稳定性、力学性能及响应性（如图2）。
纤维素表
面可通过共价接枝或吸附方式引入特定官能团，从而参与多种超分子相互作用，包括氢键、静电作用、金属配位、疏水作用、主–客体识别、π–π堆积和阳离子–π相互作用等。
氢键是
最
基础也最常用的方式，可通过引入动态多重氢键单元或外部交联剂来构建高强度、自修复或响应型网络；静电相互作用利用纤维素表面电荷与聚合物或纳米颗粒形成强配合，增强材料稳定性和复合性能；金属配位通过引入羧酸、磷酸等配位基与多价金属离子结合，赋予凝胶强度、导电性、抗菌性等特性；疏水相互作用则适用于有机体系，通过疏水修饰提升复合材料在非极性介质中的性能表现；主–客体作用如环糊精、瓜环、冠醚和
柱芳烃等宏环化合物
的引入，可实现高选择性识别、自组装与刺激响应；而π–π堆积和阳离子–π作用则可用于构筑有序排列的光电功能材料。各种非共价相互作用之间也可协同作用，进一步提升纤维素纳米复合材料的性能与稳定性。然而，不同作用方式在环境适应性、加工难度和成本上各有优劣，因此在设计过程中需根据具体应用需求选择最合适的策略，平衡功能性、可持续性与实际可行性，从而推动绿色高性能纤维素材料的开发与应用。
