Cellulose nanofibrils (CNFs) show high modulus and strength and are already used in industrial applications. Mechanical properties of neat CNF films or CNF-polymer matrix nanocomposites are usually much better than for polymer matrix composite films reinforced by clay, graphene, graphene oxide, or carbon nanotubes. In order to obtain small CNF diameter and colloidal stability, chemical modification has so far been necessary, but this increases cost and reduces eco-friendly attributes. In this study, an unmodified holocellulose CNF (Holo-CNF) with small diameter is obtained from mildly peracetic acid delignified wood fibers. CNF is readily defibrillated by low-energy kitchen blender processing. The hemicellulose coating on individual fibrils in the wood plant cell wall is largely preserved in Holo-CNF. This "native" CNF shows well-preserved native fibril structure in terms of length (∼2.1 μm), diameter (<5 nm), high crystallinity, high cellulose molar mass, electronegative charge, and limited mechanical processing damage. The hemicellulose coating contributes mechanical properties and high optical transmittance for CNF nanopaper, which can otherwise only be achieved with chemically modified CNFs. The CNF nanopaper shows superior mechanical properties with a Young's modulus of 21 GPa and an ultimate strength of 320 MPa. Moreover, hemicellulose imparts recyclability from the dried state. Altogether, this native CNF represents a class of colloidally stable, eco-friendly, low-cost CNF of small diameter for large-scale applications of nanopaper and nanomaterials.

中文翻译：

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大自然设计的环保型纤维素纳米原纤维：保留天然状态的影响。

纤维素纳米原纤维（CNF）具有高模量和强度，已经在工业应用中使用。纯净的CNF薄膜或CNF聚合物基质纳米复合材料的机械性能通常比粘土，石墨烯，氧化石墨烯或碳纳米管增强的聚合物基质复合薄膜的机械性能好得多。为了获得小的CNF直径和胶体稳定性，到目前为止，化学修饰是必需的，但是这增加了成本并且降低了环保特性。在这项研究中，从轻度过乙酸脱木素的木质纤维中获得了直径较小的未改性全纤维素CNF（Holo-CNF）。CNF易于通过低能耗厨房搅拌机处理进行除颤。木质植物细胞壁中单个纤维上的半纤维素涂层大部分保存在Holo-CNF中。这个“本地人” CNF在长度（〜2.1μm），直径（<5 nm），高结晶度，高纤维素摩尔质量，负电性和有限的机械加工损伤方面显示出保存完好的天然原纤维结构。半纤维素涂层有助于CNF纳米纸的机械性能和高透光率，否则只能通过化学修饰的CNF才能实现。CNF纳米纸显示出卓越的机械性能，杨氏模量为21 GPa，极限强度为320 MPa。此外，半纤维素从干燥状态赋予可回收性。总而言之，这种天然CNF代表了一类胶体稳定，环保，低成本的小直径CNF，适用于纳米纸和纳米材料的大规模应用。高纤维素摩尔质量，负电电荷和有限的机械加工损伤。半纤维素涂层有助于CNF纳米纸的机械性能和高透光率，否则只能通过化学修饰的CNF才能实现。CNF纳米纸显示出卓越的机械性能，杨氏模量为21 GPa，极限强度为320 MPa。此外，半纤维素从干燥状态赋予可回收性。总而言之，这种天然CNF代表了一类胶体稳定，环保，低成本的小直径CNF，适用于纳米纸和纳米材料的大规模应用。高纤维素摩尔质量，负电电荷和有限的机械加工损伤。半纤维素涂层有助于CNF纳米纸的机械性能和高透光率，否则只能通过化学修饰的CNF才能实现。CNF纳米纸显示出卓越的机械性能，杨氏模量为21 GPa，极限强度为320 MPa。此外，半纤维素从干燥状态赋予可回收性。总而言之，这种天然CNF代表了一类胶体稳定，环保，低成本的小直径CNF，适用于纳米纸和纳米材料的大规模应用。否则，只有通过化学修饰的CNF才能实现。CNF纳米纸显示出卓越的机械性能，杨氏模量为21 GPa，极限强度为320 MPa。此外，半纤维素从干燥状态赋予可回收性。总而言之，这种天然CNF代表了一类胶体稳定，环保，低成本的小直径CNF，适用于纳米纸和纳米材料的大规模应用。否则，只有通过化学修饰的CNF才能实现。CNF纳米纸显示出卓越的机械性能，杨氏模量为21 GPa，极限强度为320 MPa。此外，半纤维素从干燥状态赋予可回收性。总而言之，这种天然CNF代表了一类胶体稳定，环保，低成本的小直径CNF，适用于纳米纸和纳米材料的大规模应用。