新型保溫杯

摘 要：近年來，納米纖維素技術(shù)已逐步深入到生活產(chǎn)品的諸多方面，如阻燃、保溫、防水、膠黏劑、表面改性和木質(zhì)功能材料制備技術(shù)等。本文結(jié)合木質(zhì)納米纖維素及其復(fù)合材料近年來發(fā)展動態(tài)，闡述了木質(zhì)納米纖維素的基本概念，結(jié)合對于保溫杯中保溫效果，以及對新型保溫杯結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)納米纖維素；保溫杯；導(dǎo)熱系數(shù)

自第二十一世紀以來，納米技術(shù)應(yīng)運而生，成為科技產(chǎn)業(yè)革命的研究前沿和焦點，越來越多的納米材料廣泛應(yīng)用于高性能復(fù)合材料的生產(chǎn)中。納米纖維素作為纖維素的結(jié)晶形式，廣泛用于光、電、熱、聲、磁等功能材料的開發(fā)。與普通微米級纖維素纖維相比，納米纖維素不僅具有纖維素纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)和性能，而且具有納米顆粒的優(yōu)異性能[1-2]，如豐富的比表面積（150～250m2/g）、極高的長徑比和彈性模量（100～140GPa）。吸附能力強、結(jié)構(gòu)超細、活性反應(yīng)性強，日益成為纖維素科學和新材料領(lǐng)域的研究熱點，被認為是21世紀最具潛力的改進納米功能材料。隨著人們對環(huán)境友好型生物質(zhì)資源增值轉(zhuǎn)化利用的日益重視，納米纖維素技術(shù)在醫(yī)藥、食品、化妝品等眾多行業(yè)的進步和應(yīng)用取得了顯著成效。目前，納米技術(shù)的概念已逐漸滲透到木質(zhì)功能材料的多個方面，如阻燃技術(shù)[3]、防水技術(shù)[4]、粘接技術(shù)、表面改性[5]和木質(zhì)功能材料的制備技術(shù)，但關(guān)于納米纖維素技術(shù)在木質(zhì)功能材料中的概述報道很少。作為新興技術(shù)，納米纖維素產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇大，具有較強的市場競爭力和廣闊的應(yīng)用前景。

一、保溫材料性能研究

木質(zhì)納米纖維素來自多種來源（如木材、竹子、回收廢物）報紙等），是棒狀結(jié)構(gòu)，分子鏈部分排列形成結(jié)晶區(qū)域（直徑3～50nm，長度100nm至數(shù)微米），密度和低熱膨脹系數(shù)，高彈性模量和活性表面化學，可用于制備可降解、綠色環(huán)保的超熱保溫材料[5]。

本實驗通過研究木質(zhì)納米纖維素保溫材料和其他保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)進行實驗對比，得出如下結(jié)論：

通過上述表格可以清楚的知道，結(jié)合兩項數(shù)據(jù)可以得出木質(zhì)納米纖維素，是材料中擁有較好保溫性能的材料，適合保溫杯保溫效果的材料。

二、保溫杯內(nèi)部結(jié)構(gòu)

使用傳統(tǒng)的雙層不銹鋼構(gòu)造，真空不傳遞熱量，就相當于切斷熱傳導(dǎo)介質(zhì)。真空度越高保溫效果越好，抽真空技術(shù)分為有尾抽真空和無尾抽真空兩種，現(xiàn)在大多數(shù)保溫杯廠家，采用的都是無尾抽真空，因為這種技術(shù)更先進。有實驗數(shù)據(jù)的支持，我們將木質(zhì)納米纖維素用玻璃膠粘連后，放到兩層不銹鋼之間，使其代替原來的真空。形成一個新型的保溫杯系統(tǒng)。

三、結(jié)論與展望

2020年，全球保溫杯市場的營業(yè)額約為3793.29百萬美元，預(yù)計到2027年將達到5268.00百萬美元。隨著社會的不斷進步和人民生活水平的不斷提高，保溫杯在功能上已從基本的飲水器具發(fā)展成為適用不同生活場景、展現(xiàn)消費者個性化需求、滿足健康品質(zhì)、時尚潮流等健康生活器具，從設(shè)計上日趨多樣化、人性化、智能化，產(chǎn)品外型設(shè)計日趨柔性化、精細化，產(chǎn)品款式設(shè)計日趨時尚和精美。我們相信新型可調(diào)節(jié)溫度的保溫杯會在保溫杯市場中占領(lǐng)一席之地。

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基金項目：西北民族大學校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“新型保溫杯”（項目編號：X202210742281）