LT
Visos kategorijos
LT

žinios

Nanoceliuliozės funkcinių medžiagų tyrimų pažanga ir jų pritaikymas

Laikas:2021-08-16 Hitai:

Nanoceliuliozė yra gausiausias biomasės išteklius žemėje. Jis turi lengvo skilimo privalumus, atsinaujinantis, netoksiškas ir pigus bei lengvai gaunamas. Tikimasi, kad jis pakeis tradicinius naftos chemijos išteklius ir bus naudojamas įvairioms pažangioms funkcinėms medžiagoms, turinčioms didelę pridėtinę vertę, gaminti. Pagal nanoceliuliozių paruošimo būdus ir šaltinius, nanoceliuliozės gali būti suskirstytos į tris kategorijas: nanokristalinė celiuliozė (CNC), celiuliozės nanopluoštas (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 nano rūšis - skalės chiralinės fotoninės kristalinės medžiagos. Chiralinė nematinė CNC skystųjų kristalų fazinė struktūra gali būti naudojama ne tik ruošiant funkcines membranines medžiagas, turinčias aukštų mechaninių savybių ir specialių optinių savybių., bet taip pat gali būti naudojamas kaip minkštas šablonas, skatinantis nanodaleles formuoti funkcines medžiagas su chiraline struktūra. Todėl, chiralinė katalizė, chiralinės metamedžiagos, Poliarizacijos šifravimas ir biologinis jutimas turi svarbių pritaikymų.








Paveikslas 2. Nanoceliuliozės funkcinių medžiagų pritaikymas chiralinėje fotonikoje






Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos programinės įrangos tvarkyklėms


Pastaraisiais metais, remiantis įvairiomis minkštomis medžiagomis, gautomis iš sintetinių polimerų, tokie kaip tipiniai hidrogeliai, skystųjų kristalų elastomerai ir formos atminties polimerai, mokslininkai sumaniai sukūrė įvairias biomimetines išmaniąsias pavaras, kurios imituotų ar net viršytų organizmų vairavimo elgesį.. Tačiau, šios tradicinės polimerinės medžiagos dažnai sintezuojamos sudėtingais procesais, yra brangūs ir sunkiai pažeidžiami arba perdirbami, kurie gali sukelti tam tikrą naštą aplinkai. Verta paminėti, kad nanoceliuliozės pagrindu pagamintos biomimetinės programinės įrangos pavaros sulaukia vis daugiau dėmesio dėl savo išskirtinio mechaninio lankstumo., didelis higroskopiškumas, tvarus arba ekologiškas, daugkartinio naudojimo arba biologiškai skaidžių, ir biologinis suderinamumas.








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






Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos energijos kaupimui


Dėl didelio specifinio paviršiaus ploto, puikus mechaninis lankstumas, geras cheminis stabilumas ir ekologiškumas, taip pat pluoštų susipynimas, nanoceliuliozė lengvai formuoja porėtą struktūrą, kuri palengvina jonų ir elektronų transportavimą. Hidrofilinės funkcinės grupės, tokios kaip hidroksilo ir karboksilo grupės, yra pritvirtintos prie pluošto paviršiaus, ir jis gerai drėkina elektrolitų tirpalą, Dėl to gautos funkcinės medžiagos turi platų pritaikymo perspektyvą energijos kaupimo srityje. Nanoceliuliozės pagrindu pagamintos funkcinės medžiagos gali būti naudojamos ne tik kaip energijos kaupimo įrenginių komponentai, pavyzdžiui, membranos, elektrolitų, klijai ir nešikliai. Tuo pačiu metu, karbonizacija aukštoje temperatūroje, In situ cheminė polimerizacija ir elektrocheminis nusodinimas gali būti naudojami elektroaktyvioms medžiagoms sujungti, siekiant gauti smulkesnes nanostruktūras ir puikias elektrochemines savybes.








Paveikslas 4. Nanoceliuliozės funkcinių medžiagų taikymas energijos kaupimo srityje





Nanoceliuliozės funkcinės medžiagos, skirtos biomedicinoje


Sausoje būsenoje, nanoceliuliozės mechaninės savybės yra panašios į žmogaus kaulų savybes, būdami šlapioje būsenoje, nanoceliuliozės fizikinės ir cheminės savybės yra panašios į tarpląstelinės matricos. Tuo pačiu metu, be puikių fizinių ir cheminių savybių, nanoceliuliozės puikiai suderinamos su kitais polimerais ar funkcinėmis medžiagomis, Dėl to nanoceliuliozės pagrindu pagamintos funkcinės medžiagos turi gerą praktinę vertę ir plačias pritaikymo perspektyvas biomedicinos srityje.








Paveikslas 5. Nanoceliuliozės funkcinių medžiagų pritaikymas biomedicinos srityje

 


(Šaltinis: Polimerų mokslo ribos)