本报讯 纤维素纳米纤维是一种植物基材料，可应用于高强混凝土、可降解包装、医用植入物等领域。其原料浆料通常由97%的水与3%的纤维素纳米纤维组成，干燥过程中避免纤维团聚是长期存在的技术难题。传统冷冻干燥方法能耗高且仅适合小批量生产，喷雾干燥则易导致纤维聚集，使材料性能下降。
为消除这一瓶颈，美国橡树岭国家实验室（ORNL）与缅因大学合作开发了新型高剪切干燥技术，利用加热压缩空气形成的反向旋转涡流，对纤维素纳米纤维进行干燥处理，效率、质量与规模化能力均优于传统工艺。该技术可产生速度达3马赫的超音速气流，形成“微型龙卷风”效应，对纤维素浆料液滴施加强剪切作用，有效防止纤维团聚并实现快速脱水。与传统冷冻干燥和喷雾干燥工艺相比，能耗更低，并可提升成品获得率与材料质量。
该研究由美国能源部先进材料与制造技术办公室支持的“SM2ART”计划资助，旨在为包装、建筑和汽车等行业提供低成本、低能耗的天然材料解决方案。相关技术方案已完成原理验证，研究团队将联合开展流体动力学分析及规模化应用研究，以推动工艺优化。
未来，研究人员计划针对更大浆料流量进行工艺设计，推动干燥纳米纤维素产能由实验室克级规模向千克级规模提升，为工业化应用奠定基础。
（燕春晖）