目前，以植物为原料的新材料“纤维素纳米纤维”的开发进展显著。这种材料既结实又轻巧，未来有望取代金属和塑料。随着解决技术难点的试制品开发成功，实用化进程进一步加速。

作为有望取代用途广泛的金属和塑料的新材料，纤维素纳米纤维（CNF）是目前材料科学关注的焦点。CNF是通过分解造纸原料——纸浆（植物纤维）制成的直径仅为3～4纳米（纳米为10亿分之1米）的纤维。

之所以受到关注，是因为CNF具备的特长：重量只有铁的5分之1，强度则是铁的5倍以上。纤维通过相互缠绕，达到了极高的强度。

而且，纸浆的原料——树木、秸秆可以种植。因此，与不可再生的石油等原料不同，在未来枯竭的可能性很小。这也是CNF的一大特点。

研究、开发CNF的主力，是日常业务中使用纸浆的日本制纸、王子控股（HD）等造纸公司以及东京大学等。日本国家层面的支持也已经全面展开，日本环境省在2016年度预算的概算申请中，就申请38亿日元作为推广CNF的业务费。日本经济产业省也认为到2030年，使CNF相关市场将达到1万亿日元在内。

CNF目前最被看好的用途，是住宅等建材、汽车内饰材料、轮胎等使用的塑料和橡胶等合成树脂的加固材料。通过在塑料和橡胶中混合CNF，提高强度并且减轻重量。

与现在作为加固材料的碳纤维和玻璃纤维相比，CNF具有可以实现透明的优点，在废弃焚烧时，不像玻璃纤维那样会留下残渣。另一方面，实用化和普及仍留有一些课题。

一是价格。CNF现在的制造成本是1kg数千～数万日元。价格比1kg只需3000日元的碳纤维和2000日元的玻璃纤维贵得多。

二是CNF很难与树脂混合。不过，这个课题的解决已经取得了明显的进展。大阪燃气于2014年9月，成功开发出容易与树脂混合的CNF，受到了从事CNF研发的相关人士的关注。

大阪燃气的开发人员注意到，智能手机和数码相机的镜头使用的有机化合物“芴”具有容易与树脂混合的性质。于是想到了在CNF的表面涂布芴。经过反复改变使用的芴的种类、涂布时的温度进行试验，开发出了能够在树脂中均匀分布的CNF。大阪燃气将其命名为“芴纤维素”。

当然，现在仍然有一些种类的树脂难以混合，研发还有很大的空间。对于另一个课题——降低制造成本，大阪燃气能源技术研究所的经理村濑裕明意气风发地表示：“一定会让制造成本降低到碳纤维之下”。

先于树脂加固材料，CNF已经在某些用途实现了产品化。其中之一是日本制纸的子公司、制造并销售卫生纸和纸巾等产品的日本制纸Crecia，在10月1日上市的成人纸尿裤“护肤ACTY”系列。

银离子和金离子具有除臭效果，常用于空气清新剂和芳香剂，该公司注意到，这两种离子虽然不会附着于纸张，但能够吸附在微细的CNF上。遂在纸尿裤中局部使用了吸附银离子和金离子的CNF层。

合作开发CNF层的日本制纸CNF事业推进室室长河崎雅行介绍说：“CNF的直径虽然只有纳米等级，但表面积大，能够大量吸附异味，除臭效果是以往产品的3倍”。价格方面，内裤型1包22片约为1680日元（不含税），价格高于该系列以往产品，定位属于高档产品。在今后，该公司将继续扩大CNF层的应用范围。

化学企业第一工业制药希望发挥CNF的其他性质，使其广泛应用于各类产品。

CNF在水等液体中溶解后具有粘性，状态类似果冻。在这种状态下加压，果冻会成为液态，减压后恢复果冻状，变得不易滴落。利用这一性质，该公司开发出了含有CNF的增稠剂“RHEOCRYSTA”。

三菱铅笔在欧美销售的圆珠笔“Uni-ball Signo UMN-307”，使这种增稠剂实现了实用化。这种圆珠笔在墨水中混合了RHEOCRYSTA，既不容易滴墨，而且在用力书写时文字不易断线，书写完毕后不易晕墨。第一工业制药功能化学品事业部课长汤藤幸治自信地表示：“虽然定价是现有增稠剂的数倍，但市场对于不断线、不易晕墨等新附加值有需求。在今后，用途会逐步向洗手间芳香剂、喷雾、涂料、墨水等领域拓展”。

另一方面，以大学为中心，CNF量产方法的开发也掀起了热潮。比如说，东京大学教授矶贝明等人的研究组建立起了使用催化剂的生产方法。

过去制造CNF一般采用研磨纸浆的物理方法，颗粒的细度很难达到数纳米的等级。矶贝教授等人为通过化学处理制造CNF，开发出了名为“TEMPO催化剂”的特殊催化剂。使用这种催化剂后，纸浆束会在负电子的作用下带电，因为同性相斥而散开，从而制作出CNF。前面提到的日本制纸和第一工业制药生产的CNF都采用了这种方法。

王子HD另辟蹊径，开发出了另一种化学方法。并于9月28日宣布开发出了可以供应粉末的CNF。因为能够以粉末的状态供货，与含有大量水分的果冻状的CNF相比，大大减轻了保管和运输的负担。

“在生产通常的增稠剂等产品时，常常伴有混合粉末的步骤，能够在不改变当前生产方式的同时采用CNF，这一点也具有重大意义”（王子HD创新推进本部经理大渕贵之）

信州大学教授天野良彦和鸟取大学教授伊藤敏幸等人的研究组，为了溶解木材，从中提取纤维素（碳水化合物），开发出了使用氨基酸类离子液体的制造方法。天野教授介绍说：“过去需要使用有害健康的药剂，现在已经可以使用比较安全的离子液体进行溶解了。”

在这个过程之中，还出现了意想不到的发现：当鹿茅这种植物在离子液体中溶解时，使用显微镜观察开始溶解的植物会发现，其尖端变得毛糙，分成了一条条的纤维。纤维分开的机制还不得而知，但天野教授表示：“这可能有助于建立起从植物中提取CNF的新方法”。

2015年9月，东大教授矶贝凭借开发TEMPO催化剂的成果，成为了亚洲第一位荣获有着“森林木材科学领域的诺贝尔奖”之称的马库斯·沃伦伯格奖（Marcus Wallenberg Prize）。

随着日本国内的企业与大学展开制造方法的开发竞争，制造成本大幅降低，采用CNF作为材料的各类产品层出不穷——如果能够形成这样的良性循环，或许将为会日本开辟一条在未来掌握CNF制造方法及产品全球主导权的康庄大道。