纤维素及其衍生物的液晶态及应用

林涛　段敏　殷学风　李静

摘 要：液晶高分子材料是一种十分有应用价值和潜力的材料，由于其特殊的光学性能以及在高性能结构材料、信息记录材料、手性识别、传感器、光电材料等领域具有潜在应用价值，已经引起众多科研工作者的广泛关注。纤维素及其衍生物可作为一种液晶高分子材料，与来源于石油化工产品的其他液晶高分子材料相比，纤维素及其衍生物液晶材料具有较好的生物相容性、且来源广价廉易得等优势。本文论述了液晶高分子材料的相关背景知识以及纤维素及其衍生物液晶的形成机制、理论基础，总结了纤维素液晶材料的研究进展和应用，并预测了其发展趋势，为纤维素及其衍生物的高值化利用提供了参考。

关键词：高分子液晶；纤维素及其衍生物；研究进展；应用；发展趋势

中图分类号：TQ35

文献标识码：A

DOI：10.11980/j.issn.0254.508X.2018.06.010

Abstract：Liquid crystal polymer is a kind of polymer material with great application potential. Because of its special optical properties and potential applications in high performance structural materials， information recording materials， chiral recognition， sensors， optoelectronic materials， it has aroused great interest of many scientific research workers. Cellulose and its derivatives are a type of liquid crystal polymer materials， compared with other liquid crystal polymers from petrochemical products， cellulose liquid crystal has a good biocompatibility， wider resource， inexpensive and easy to get and other advantages. This paper discussed the background knowledge of polymer liquid crystal； formation mechanism and theoretical basis of liquid crystal of cellulose and its derivatives. It summarized the research progress and applications of cellulose liquid crystal materials， and predicted its development trend， which provided a reference for the potential utilization of cellulose and its derivatives.

Key words：liquid crystal polymer； cellulose and its derivatives； research progress； application； development trend

日常生活中隨处可见的许多生物高分子都可以呈现出液晶相，包括DNA、RNA、一些病毒，节足动物和甲壳虫的外壳、角质层和角膜晶体等，它们都具有胆甾型液晶相的特殊结构——螺旋结构[1]。这种螺旋结构还常见于海鞘、植物细胞壁、无脊椎动物的结缔组织以及脊椎动物的软骨组织等。液晶相在生物界中无处不在，而纤维素及其衍生物就是其中重要一员。

有关纤维素及其衍生物的研究和利用很早就开始了，并已有了很大的进展[2.3]。但对纤维素及其衍生物液晶态的研究起步则比较晚。前人研究表明[4]，纤维素及其绝大多数衍生物在水、乙酸、丙酮等多种溶剂中都能形成液晶相。纤维素及其衍生物是一类液晶高分子材料，与来源于石化资源的其他液晶高分子材料相比，纤维素及其衍生物作为液晶材料主要有以下特点[5]：①绿色、可再生且价格低廉；②既可显示溶致性液晶，又可显示热致性液晶；③液晶态通常为胆甾型，但也可以为近晶型及向列型。本文将概述液晶高分子材料的基本理论，着重从纤维素及其衍生物的液晶态理论、研究进展、表征方法和应用领域进行较为详尽的论述。

1 液晶高分子材料

早在1888年奥地利植物学家莱尼茨尔在加热熔解胆甾醇苯酸酯（cholesteryl benzoate，C6H5CO2C27H45，简称CB）的过程中发现，这种有机化合物的结晶体随着温度的变化会出现一种神奇的现象：当加热到145.5℃时，结晶体熔解成混浊黏稠的液体，说明145.5℃就是该物的熔点；当继续加热到178.5℃时，浑浊的液体会突然变成了清亮的液体。翌年，德国物理学家莱曼用偏光显微镜对上述145.5℃～178.5℃混浊黏稠的液体进行观察，发现它具有光的双折射现象，即如同晶体一样具有光学各向异性。因此，对于这种似乎是流体的软晶体，或者是晶体结构的流体，莱曼将其称之为液晶[6]。

后来，科学家对液晶作了以下定义：某些物质的结晶体受热熔融或被溶剂溶解之后，虽然失去固态物质的刚性，却获得液态物质的流动性，且仍然部分地保存着晶态物质分子的有序排列，从而在物理性质上呈各向异性，形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态，将处于这种状态下的物质称为液晶[7]。通常固体加热到熔点就会变成透明的液体，但是有些分子结构特殊的物质不是直接从固体变为液体而是先经过一种叫做液晶的中间状态，然后才变成液体。液晶态不属于普通固态、液态和气态，可以称为第四种状态。这种状态的物质从外观上看是具有流动性的浑浊的液体，但同时又具有光学各向异性晶体特有的双折射性质。

1.1 液晶的分类和性质

液晶的分类方法有很多种[7]，按照液晶基元排列形式和有序性的不同，液晶有三种结构类型：近晶型、向列型和胆甾型，其结构如图1所示。

按照形成条件的不同，液晶主要分为热致性液晶和溶致性液晶两大类[8]。热致性液晶是依靠温度的变化，在某一温度范围内形成的液晶态物质。许多纤维素醚类和一些纤维素酯类都为热致性液晶[9]如：乙基纤维素、丁氧乙基纤维素等。溶致性液晶是依靠溶剂的溶解分散，在一定浓度范围内形成的液晶态物质。常见的溶致性液晶有肥皂水、洗衣粉溶液、表面活化剂溶液等。

由于液晶分子的特殊结构，使其通常具有双折射性、电光效应、液晶织构、选择反射性、圆二色性、旋光性等特殊的光学性质。液晶独特的性质在于它对各种外界因素如：热、电、磁、光等微小变化都十分敏感，这些外界因素的改变会使其结构发生变化，相应的功能也发生变化。液晶的这一特性在显示领域得到了广泛应用，使信息时代成为现实。液晶作为显示材料具有驱动电压低、微功耗、灵敏、准确、平板显示、器件大小可变、在明亮环境下可读等突出优点，而且可以和大规模集成电路一体化[10]。因此，研究液晶特征与其分子结构及外界作用因素之间的关系，对合成有实用价值的新型液晶材料有重大意义。

1.2 液晶的织构

液晶织构一般指液晶薄膜在正交偏光显微镜下用平行光系统所观察到的图像，包括消光点或其他形式消光结构的存在乃至颜色的差异等，它是判断液晶类型的重要手段。一个理想的、结构完全均匀的样品，只能给出单一色调而无织构可言，所以织构是液晶体中缺陷集合的产物。所谓缺陷，可以是物质的，也可以是取向状态方面的。在液晶中，主要是液晶分子或液晶基元排列中的平移缺陷（位错）和取向状态的局部缺陷（向错）[11]。

作为光学上的各向异性物质，液晶物质的光学特性十分明显，而液晶织构则是液晶体结构的光学表现。不同的织构和不同的液晶态类型有一定的对应关系，但往往同一液晶态类型的物质，因其结构不同，引起的缺陷的形式不同，呈现的织构也不同，而同一种织构也可出现在不同的液晶态类型中[12]。所以，研究液晶织构是判断液晶态存在和液晶类型的一种非常重要的手段，但要想完全确定一种物质的液晶态类型，有时需要其他的一些分析手段，如X射线衍射分析。纤维素及其衍生物形成的溶致型液晶多为胆甾型液晶。胆甾型液晶相的结构具有多重性，即存在多种织构。并且液晶织构的形态与悬浮液浓度、温度、剪切力、外加电场、磁场等因素有关。胆甾型液晶在偏光显微镜下通常可以观察到的织构类型有圆盘织构、条纹织构、假各向同性织构、平面织构、多边形织构、指纹织构等[13]。其中指纹织构是胆甾型液晶的特征织构，如图2所示。

2 纤维素液晶

2.1 纤维素及其衍生物的致晶性

纤维素是自然界中储量最丰富，可再生的天然高分子材料。在这个石油资源逐步枯竭的时代，开发出纤维素这种天然高分子材料来代替石化资源是国民经济可持续发展的需要[5]。此外，对大自然友好及自行降解等优势使得纤维素的开发获得可行性，尤其对于资源紧张的当今社会具有重要意义[4]。

纤维素是由含有3个羟基的D吡喃葡萄糖环经过β1，4糖苷键连接而成的线性天然高分子，其结构如图3所示。

一般来说，典型的液晶高分子由刚性部分和柔性部分组成。由图3可知，纤维素化学结构主链的糖苷环具有刚性，可以作为液晶基元使分子在一个方向上排列；环间醚键可以内旋转，具有柔性，属于半刚性聚合物[15]。从理论上讲，同时具有刚性部分和柔性部分的纤维素本身可以形成液晶态。但是，由于纤维素本身溶解能力差，在溶液中难以形成液晶态所需的浓度，故以前一直认为它不能显示溶致液晶性。直到1976年Gray等人[16]发现羟丙基纤维素在浓度足够大时，可以观察到明显的液晶材料所具有的彩虹色彩及双折射特性，人们才对纤维素及其衍生物的液晶态有了初步认识。自此，许多纤维素衍生物包括纤维素本身都被发现在适当的溶剂中可以形成溶致型液晶。纤维素大分子链上存在的大量羟基为酯化、醚化创造了条件，从而可以通过化学改性改变取代基的数量、性质和分布，使其具有溶致或热致液晶性。对于判断一个高分子链段能否形成液晶相的MarkHouwink方程如公式（1）所示[17]。

[η]=KMα （1）

式中，[η]為聚合物的特性黏度；K为表征线性常数，M为聚合物相对分子质量。指数α值是判断高聚物能否形成液晶相的一个参数，它是一个与高分子链段形状有关的常数，受高分子链段的刚性影响。理论上来说，完全柔性的高分子链段α值为0.5，完全刚性的高分子链段α值为1.8。前者不可能形成液晶态，只能形成分子排列比液晶更强的无序晶体这种中间态构象；后者因其分子链活动性太差，熔点高于热分解温度而不能显示热致液晶性。而且由于完全刚性链高聚物溶解时熵增ΔSm很小，依据高聚物的熔解判据ΔFm=ΔHm.TΔSm≤ 0，可见其溶解很难进行，故也不能显示溶致型液晶[18]。因此只有0.5<α<0.8的半刚性高聚物才有形成液晶态的可能性。因此，目前报道的纤维素液晶的α值大多在0.5～0.8之间[15]。

此外，根据Flory液晶理论[19]，对于纤维素等半刚性聚合物，形成液晶态的物质要求分子形状不对称且具有较大的长径比，通常长径比为x>10。由于纤维素的分子结构是不对称的，为棒状结构且长径比较大，所以，由Flory理论也推测纤维素及其衍生物具备形成液晶态的条件。有研究表明[20]，棒状颗粒在一定浓度下可形成溶致型液晶。形成液晶相的临界浓度的计算公式如公式（2）所示。

Ci*=81.2xx（2）

式中，Ci*（i=1或2，其中C1*

2.2 纤维素及其衍生物液晶的螺距

纤维素及其衍生物多属于胆甾型液晶，这是一种十分特殊的液晶类型，其结构如图1（c）所示。胆甾型液晶材料许多都是胆甾醇的衍生物，通常为手性分子，因此胆甾型液晶又称为手性向列型液晶。在这类液晶中，分子是长而扁平的。它们依靠端基的作用，平行排列成层状结构，长轴与层片平面平行。层内分子排列与向列型类似，层与层之间分子长轴取向方向不同，而相邻两层间，分子长轴的取向依次规则地扭转一定的角度，层层累加而形成螺旋结构。由于扭转分子层的作用，照射在其上的光将发生偏振旋转，使得胆甾型液晶通常具有彩虹般的漂亮颜色，并有极高的旋光能力。当分子长轴方向扭转了360°以后回到原来的方向，两个取向相同的分子层之间的距离称为螺距，它是表征胆甾型液晶的重要参数，螺距与材料选择性反射光的波长符合布拉格方程，如公式（3）所示[16]。

λ=nPsinθ（3）

式中，λ为选择性反射光的波长；n为样品的平均折射率；P为胆甾相螺距；θ为入射光与晶面夹角，当入射光与晶面垂直时，sin θ=1。胆甾型液晶的螺距P很容易受到外界条件的影响，如原料、酸种类、酸浓度、酸与原料比例、水解温度、水解时间、超声时间、悬浮液体积、悬浮液浓度等 [21.23]。前人研究表明[24]，纳米纤维素晶体（NCC）可以由多种无机酸水解制备得到，但是只有用硫酸水解才能形成溶致型液晶；且水解温度越高，水解反应越剧烈，得到的NCC尺寸越小，螺距也越小，相应的反射光波长蓝移。当水解时间越长时，纤维素棒状分子表面上接枝的硫酸酯基数量增多，NCC的表面电荷密度变大，分子间的排斥力增大，所以螺距增大，相应的反射光波长红移。当悬浮液浓度越高时，NCC棒状颗粒之间排列更加紧密，胆甾相液晶的螺旋结构被压缩，所以螺距减小。另外，超声波的介入会使NCC胆甾型液晶的螺距增大，导致这个现象的原因是硫酸水解法制备的NCC表面因为引入硫酸酯基而带有负电荷为了保持电荷平衡，NCC会与悬浮液中没有被完全透析出去的氢离子结合，成双电层结构。然而，超声波能够使束缚在NCC表面的双电层中的带电离子释放出来，表现为电导率增加，而使棒状NCC之间的静电斥力变大，导致胆甾型液晶的螺距增大。

3 纤维素液晶的国内外研究进展

在1980年Chanzy等人[25]首次报道了将纤维素用N甲基吗啉N氧化物（NMMO）溶解后，发现其水溶液可以形成液晶相。在1981年Patel等人[26]发现纤维素的三氟乙酸/氯代烷烃混合溶剂体系可以形成液晶溶液，并且有很强的旋光性，表明它们都是胆甾型液晶体系。而后又发现纤维素可以溶于LiCl/DMAc溶剂体系[27]和液氨/硫氰酸铵溶剂体系[28]，形成旋光性很强的胆甾型液晶溶液。

20世纪70年代，Rita S. Werbowyj等人[16]报道棒状的羟丙基纤维素晶体（长约200 nm、宽约7 nm）的悬浮液体系在浓度很低的情况下就可以形成胆甾型液晶相，在偏光显微镜（POM）下可以看到它的特征织构——指纹织构，其螺距大约为30 μm。张菲[29]在纳米纤维素晶须表面接枝丙烯酸，并对接枝聚合物的液晶性进行研究。结果表明，丙烯酸纤维素的NaOH溶液在常温下不能产生双折射现象，没有呈现液晶性。但在加热到一定的温度后出现了黑十字交叉织构，扇形织构或类似条带的织构，这说明形成了向列型和胆甾型液晶相。

易捷等人[30.31]利用ATRP（原子转移自由基聚合）在纳米纤维素晶须的表面接枝疏水性聚合物聚苯乙烯（PSt）。实验结果显示，PStgNCW具有两个液晶相转变温度，分别为172℃和212℃；其水溶液表现出指纹状的手性向列相液晶，在偏光显微镜下可以观察到胆甾型液晶的特征织构——指纹织构。易捷等人[31]以ATRP把亲水性的聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯（PDMAEMA）接枝到纳米纤维素晶须上，由此得到了具有温敏性侧链的接枝共聚物PDMAEMANCW。在偏光显微镜下，可以观察到胆甾型的指纹织构。

罗丙红等人[32]以羟丙基纤维素和丙酰氯为原料，合成了具有液晶性质的丙酰氧丙基纤维素液晶材料（PPC），并分析其热致型PPC液晶的液晶织构，该组合成的纤维素液晶材料在生命科学领域有潜在的应用价值。

Tian hui Hu等人[33]将含有偶氮苯结构的羧酸通过酯化的方式與乙基纤维素反应得到含偶氮苯液晶单元的侧链型纤维素液晶材料。该纤维素液晶材料在低取代度时，液晶性能与胆甾型纤维素液晶类似；但当取代度较高时，这种液晶材料呈现异常的超分子结构，这种超分子结构与偶氮苯的结构及体系的温度间存在一定关系。

Justin O.Zoppe等人[34]等制备了新型的具有各向异性的热固性溶致型微晶纤维素液晶。该液晶材料以棉纤维为原料，制备了纤维素纳米晶体（NCC），再通过透析膜进行分离纯化，添加环氧单体及固化剂，通过挥发溶剂制备了具有高弹性模量的纤维素液晶膜。

在纳米纤维素液晶悬浮液成膜过程中，纳米纤维素晶体会在体系中完成规律性排列，即：自组装过程。由于纳米纤维素晶体的规律性排列会保留在膜中，因此膜也呈现出特殊的光学性能。但是纯的NCC液晶膜脆性很大，很难将膜完整地揭下来，这严重影响了其应用范围和价值。因此，许多研究人员对NCC柔性彩色膜材料的制备及NCC液晶态的调控进行了深入的研究。例如：Bardet等人[35]在质量分数为5.3%的NCC胶体悬浮液中加入10%聚乙二醇（PEG）来提高NCC液晶彩色膜的柔韧性。并用阴离子型聚丙烯酸酯（PAAS）调节NCC膜的颜色，在35℃条件下干燥成膜。Zou X等人 [36]提出了一种柔性、彩色的NCC液晶膜制备方法，该组将一定量的聚乙烯醇（PVOH）或苯乙烯胶乳（SBlatex）加入到NCC悬浮液中来增加膜的柔韧性。研究发现，添加了PVOH的NCC膜的颜色比添加了聚苯乙烯胶乳的NCC膜更加鲜艳明亮，苯乙烯胶乳的添加会赋予NCC彩色膜更高的抗张强度。另外添加了这两种聚合物的NCC膜的颜色都是可以通过特殊手段进行调节。

总的来说，当前关于纤维素液晶态的研究，国内主要进行的是对纤维素非水体系液晶态的研究，如将纤维素衍生物溶于可以聚合成大分子的单体溶液，通过引发溶剂聚合，使液晶溶液固化，从而得到具有胆甾型液晶所特有的光学性质的纤维素复合材料。而国外主要对水体系纤维素液晶态，尤其是硫酸水解的纤维素水体系展开了深入研究，其中日本的Araki和加拿大麦吉尔大学的Gray课题组取得了突出的研究成果。

4 纤维素液晶材料的性能表征

纤维素液晶材料多以胆甾型液晶存在，利用胆甾型液晶所具有的特点，可以对其织构进行观察表征。偏光显微镜（POM）常常作为表征液晶态的首选手段。利用偏光显微镜可以研究溶致液晶态的产生和相分离过程，也可作为判断材料是否具有液晶性能以及液晶类型推断的重要依据[20]。张滇溪等人[37]使用偏光显微镜验证了纤维素/磷酸/多聚磷酸体系具有液晶性，并且研究了温度、纤维素聚合度、浓度对纤维素/磷酸/多聚磷酸体系液晶相形成的影响。周刚等人[38]研究了剪切作用和温度对纤维素液晶的磷酸/多聚磷酸溶液体系织构变化的影响及机理，并测量了纤维素液晶的清亮点（从各向异性溶液向各向同性溶液转变的临界温度）。

对于分子水平的表征，可以使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）等仪器进行表征。廖博等人[39]通过XRD的数据获得了相邻分子层之间的距离，并将其与羟丙基纤维素的含量进行比较，推测出共混型纤维素液晶材料的螺距与分子层之间的距离有关。龚磊等人[40]制备了羟丙基纤维素丙酸酯（PPC）与聚氯乙烯（PVC）的复合膜，并利用扫描电子显微镜（SEM）对复合膜的表面形貌进行了表征，得到了液晶含量与PPCPVC复合膜表面性质的关系。

纤维素液晶材料具有很强的旋光性和选择反射性，因此可以通过紫外可见分光光度计对选择性反射光的波长变化进行测量。王笑花等人[41]成功制备了乙基氰乙基纤维素/交联聚丙烯酸复合物膜，并通过紫外可见光分光光度计对复合膜选择性反射光的波长变化进行了研究，并且该组还发现该体系在溶胀之后的颜色与完全干燥状态下的颜色具有显著差异。

5 纤维素液晶材料的应用

纤维素及其衍生物的液晶态多属于胆甾型，而胆甾相液晶由于其分子特殊的多层螺旋状排列，导致它具有旋光性、选择反射性、圆偏振光二色性等特殊的光学性质。重要的是，这些光学特性会随着外界条件的刺激而发生变化。因此，人们有望利用这种变化开发很多方面的应用，如：高性能结构材料、信息记录材料、手性识别、传感器、光电材料等。这些应用多是利用了胆甾相液晶以下四种特性[42]中的一种：①分子排列具有高取向度和有序性，使得它沿取向方向具有很高的机械强度；②因外加电场、磁场引起的色彩变化；③因温度、湿度变化引起的色彩改变；④因吸附气体引起色彩变化。

目前国内有关纤维素及其衍生物液晶态的研究还处于起步阶段，主要集中在纤维素液晶的合成、表征和性能测试等方面，关于应用的研究仅局限于液晶态纺丝和液晶复合物等。例如，宋俊等人[43]发现对氰基联苯基咪唑溴化物作为一种液晶基元，可以均匀地溶解在纤维素/离子液体里面形成高有序度的纤维素液晶纺丝液，并纺制了高强度纤维。同时，他们还研究了纤维素液晶溶液的液晶性以及纺制的纤维素纤维的表面形貌和力学性能。结果显示，纤维素和液晶基元之间是通过物理力相结合而不发生化学作用；形成的纤维素液晶为近晶相，添加了液晶基元的纤维素纤维比纯纤维素纤维更细，表面没有明显缺陷；而且机械强度可达到3.00 cN / dtex，比纯维素纤维提高34%。这项研究结果可为纤维素/离子液体体系制备高强度纤维素纤维提供新思路。谢琼玉等人[44]制备了聚氨酯/纤维素液晶复合膜，并研究其对细胞的影响，发现该液晶复合膜与细胞间具有良好的相容性，在组织工程方面具有潜在的应用价值。

近年来，随着人们对纤维素胆甾型液晶的研究越发深入，越来越多新颖的应用被发掘了出来。有研究发现，纤维素胆甾型液晶薄膜可作为可视化程度高的光化学传感器应用于大气环境检测方面[45]。例如，Yu Zhao等人[46]将纳米纤维素晶体（NCC）通过旋涂的方式在硅片上层层堆叠，制备了一种颜色可调的多层NCC涂层材料，可作为蒸汽传感器。同时，他们研究了涂层层数对其反射光波长的影响，以及它对NH3·H2O、H2O、HCl和HAc蒸汽的响应性能。研究发现，随著涂层数增加，其反射光波长逐渐红移；并且发现，此NCC蒸汽传感器对四种蒸汽都具有响应性。当把NCC传感器暴露在这四种蒸汽中一段时间后达到平衡，发现反射光波长发生明显的红移。红移程度的排序是：HAc>HCl>NH3·H2O>H2O；响应时间的排序是：NH3·H2O来源于纤维素的NCC基手性材料的光学性质与其螺距有着密切的关系，通过改变影响螺距的因素来控制螺距的大小，可以调控液晶材料在红外区、可见光区、紫外光区选择性吸收光，用这一特性可以制得选择性吸收光的纤维素薄膜。Zhang Y P等人[48]利用NCC自组装过程中螺距的可逆变化引起颜色的变化，制备出可以指示湿度的NCC薄膜材料。研究表明，NCC薄膜暴露在水中或者湿度较高的环镜，NCC薄膜吸收水分，手性结构的螺距变大，导致其对光的吸收波长向长波方向移动，膜的颜色也由蓝色向红色转变，并且这种随湿度变化的特征是可逆的。NCC手性薄膜的厚度对颜色变化有重要影响，膜厚度越小，颜色变化越快。

另外，NCC薄膜在自然光射下呈现明显的虹彩特征并选择性反射左旋偏振光，利用这一光学特性可进行加密作为防伪标识应用于钞票、机密文件，证件等防伪领域中。Zhang Y P等人[48]针对NCC薄膜的手性防伪特性做了进一步研究，发现荧光增白剂的添加会增加NCC薄膜中手性结构的螺距并改变手性丝状的畴结构。在低浓度条件下，荧光增白剂强烈的紫外荧光不会影响薄膜的虹彩特性，NCC薄膜在紫外光源照射下通過圆偏振器可产生被肉眼或手性光谱仪器识别的虹彩性质，可使得潜在的安全防伪性得以生效。Zhang Y P等人[49]以微晶纤维素为原料，用硫酸水解法制备了纤维素纳米晶体悬浮液，室温下通过自然干燥的方法制备了纤维素纳米晶体薄膜，利用偏光显微镜观察到了胆甾型液晶纹理和色彩图案。该课题组发现不同浓度的薄膜之间、薄膜不同部位之间的彩色图案各不相同，这使得每张薄膜的彩色图案都具有唯一性，符合现代光学防伪技术要求。该图案可与数据库技术、二维码防伪技术、射频扫描识别技术等相结合，充分应用于现代防伪领域。例如，可以将防伪标签编入二维码中，二维码与防伪标签连接对应，用户可通过移动客户端来快速扫描识别产品的真假。具有唯一性的纹理和色彩防伪标签与生物特征识别相似，可以通过设计专门的纹理和色彩鉴别仪器来识别防伪标签。

6 结 语

纤维素及其衍生物作为液晶材料具有其他高分子液晶所不能比拟的优势和特点。但是目前这个领域的研究仍处于初始阶段，不过这也说明了纤维素液晶材料领域还是大有可为的。从目前已有的研究表明，有关纤维素液晶材料的制备、表征及性能测试等方面的研究占主要地位，而有关纤维素液晶态理论的深入研究还比较少。同时，拓宽纤维素液晶材料的应用领域是研究的关键。从目前国内外报道的纤维素液晶的各种应用思路来看，将纤维素的生物活性、相容性、可降解性与液晶的高取向高强度、胆甾相旋光性、渗透选择性等结合起来，确实有开发出新型功能材料的潜力。但是不可否认，在不同的应用领域中实现纤维素液晶材料的工业化和商品化还有很长的一段路要走。

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（責任编辑：吴博士）