En
Visos kategorijos
En

Naujienos

Nanoceliuliozės funkcinių medžiagų tyrimų pažanga ir jų pritaikymas

Laikas:2021-08-30 Hitai:

Nanoceliuliozė yra gausiausias biomasės išteklius žemėje. Jis turi lengvo skilimo privalumus, atsinaujinantis, ne toksiškas, pigu ir lengva gauti, ir tikimasi, kad jis pakeis tradicinius naftos chemijos išteklius ir bus naudojamas įvairioms pažangioms funkcinėms medžiagoms, turinčioms didelę pridėtinę vertę, gaminti. Pagal paruošimo būdą ir nanoceliuliozės šaltinį, nanoceliuliozę galima suskirstyti į tris kategorijas: nanokristalinė celiuliozė (CNC), celiuliozė nanoceliuliozė (CNF) ir bakterinė celiuliozė (pr. Kr).




Paveikslas 1. Šaltiniai, nanoceliuliozės mikrostruktūra ir galimi pritaikymai



Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos chiralinei fotonikai
Chirališkumas yra visur paplitęs gamtoje ir vaidina svarbų vaidmenį gyvosios gamtos ir medžiagų moksle. CNC yra nanometrinė chiralinė fotoninių kristalų medžiaga. CNC chiralinė nematinė skystųjų kristalų fazinė struktūra gali būti naudojama ne tik funkcinėms plėvelėms, turinčioms aukštų mechaninių savybių ir specialių optinių savybių, paruošti., bet taip pat gali būti naudojamas kaip neapdorotas minkštas šablonas, skatinantis nanodaleles formuoti funkcines medžiagas su chiraline struktūra. Todėl, chiralinė katalizė, chiralinės metamedžiagos, Poliarizacijos šifravimas ir biologinis jutimas turi svarbią taikymo vertę.



Paveikslas 2. Nanoceliuliozės funkcinių medžiagų taikymas chiralinėje fotonikoje



Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos programinės įrangos tvarkyklėms
Pastaraisiais metais, mokslininkai išradingai sukūrė įvairias biomimetines intelektualias pavaras, kurių pagrindą sudaro minkšta medžiaga, gauta iš įvairių sintetinių polimerų, tokie kaip tipiniai hidrogeliai, skystųjų kristalų elastomerai ir formos atminties polimerai, imituoti ar net pranokti gyvų organizmų vairavimo elgesį. Tačiau, šios tradicinės polimerinės medžiagos dažniausiai sintezuojamos sudėtingais procesais, yra brangūs ir sunkiai pažeidžiami arba perdirbami, kurie gali sukelti tam tikrą naštą aplinkai. Verta paminėti, kad nanoceliuliozės pagrindu sukurtos biomimetinės programinės įrangos tvarkyklės sulaukia vis daugiau dėmesio dėl savo aukščiausios kokybės mechaninio lankstumo., didelis drėgmės sugėrimo pajėgumas, tvarumas arba ekologiškumas, daugkartinio naudojimo arba biologiškai skaidomo ir biologinio suderinamumo.



Fig. 3. Nanoceliuliozės pagrindu veikiančių funkcinių medžiagų taikymas programinės įrangos tvarkyklių srityje



Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos energijos kaupimui
Nanoceliuliozė turi didelį specifinį paviršiaus plotą, puikus mechaninis lankstumas, geras cheminis stabilumas ir ekologiškumas, o pluoštai susipynę vienas su kitu. Lengva suformuoti porėtą struktūrą jonų ir elektronų transportavimui. Hidrofilinės funkcinės grupės, tokios kaip hidroksilo grupė ir karboksilo grupė, yra pritvirtintos prie pluošto paviršiaus, kuris turi gerą drėgmės sulaikymą elektrolito tirpale, todėl gautos funkcinės medžiagos turi platų pritaikymo perspektyvą energijos kaupimo srityje. Nanoceliuliozės pagrindu pagamintos funkcinės medžiagos gali būti naudojamos ne tik kaip įvairios energijos kaupimo įrenginių sudedamosios dalys, pavyzdžiui, diafragma, elektrolitas, klijai ir nešiklis. Tuo pačiu metu, karbonizacija aukštoje temperatūroje, In situ cheminės polimerizacijos ir elektrocheminio nusodinimo strategijos gali būti naudojamos kompozitams su elektroaktyviomis medžiagomis, siekiant gauti smulkesnes nanostruktūras ir puikias elektrochemines savybes.



Paveikslas 4. Nanoceliuliozės pagrindu veikiančių funkcinių medžiagų taikymas energijos kaupimo srityje



Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos, skirtos biomedicinoje
Sausoje būsenoje, nanoceliuliozės mechaninės savybės yra panašios į žmogaus kaulų, būnant šlapioje būsenoje, fizinės ir cheminės nanoceliuliozės savybės yra panašios į tarpląstelinę matricą. Tuo tarpu, be puikių fizinių ir cheminių savybių, nanoceliuliozė puikiai suderinama su kitais polimerais ar funkcinėmis medžiagomis, Dėl to nanoceliuliozės funkcinės medžiagos turi gerą praktinę vertę ir plačias pritaikymo perspektyvas biomedicinos srityje.



Paveikslas 5. Nanoceliuliozės pagrindu veikiančių funkcinių medžiagų taikymas biomedicinos srityje

 


(Šaltinis: Polimerų mokslo ribos)