Наноцеллюлоза
Часть серии статей о |
Наноматериалы |
---|
![]() |
Углеродные нанотрубки |
Фуллерены |
Другие наночастицы |
Наноструктурированные материалы |
Наноцеллюлоза — это термин, относящийся к семейству целлюлозных материалов, которые имеют по крайней мере одно из своих измерений в наномасштабе . Примерами наноцеллюлозных материалов являются микрофибрилированная целлюлоза , нановолокна целлюлозы или нанокристаллы целлюлозы . Наноцеллюлозу можно получить из натуральных целлюлозных волокон с помощью различных производственных процессов. Это семейство материалов обладает различными интересными свойствами для широкого спектра потенциальных применений.
Терминология
[ редактировать ]Микрофибрилированная целлюлоза
[ редактировать ]Микрофибрилированная целлюлоза (МФЦ) — это тип наноцеллюлозы, который более гетерогенен, чем целлюлозные нановолокна или нанокристаллы, поскольку содержит смесь частиц нано- и микронного размера. Иногда этот термин неправильно используют для обозначения целлюлозных нановолокон. [1]
Целлюлозные нановолокна
[ редактировать ]Целлюлозные нановолокна (CNF), также называемые нанофибриллированной целлюлозой (NFC), представляют собой наноразмерные целлюлозные фибриллы с высоким соотношением сторон (отношение длины к ширине). Типичная ширина фибрилл составляет 5–20 нанометров с широким диапазоном длин, обычно несколько микрометров .
Фибриллы можно выделить из натуральной целлюлозы, обычно древесной массы под высоким давлением, высокой температурой и высокой скоростью , посредством ударной гомогенизации , измельчения или микрофлюидизации (см. производство ниже). [2] [3] [4]
Целлюлозные нанокристаллы (CNC или NCC)
[ редактировать ]Нанокристаллы целлюлозы (CNC) или нанокристаллическая целлюлоза (NCC) представляют собой высококристаллические стержнеобразные наночастицы. [5] [6] Обычно они покрыты отрицательно заряженными группами, что делает их коллоидно- стабильными в воде. Обычно они короче, чем CNF, их типичная длина составляет от 100 до 1000 нанометров. [7]
Открытие наноцеллюлозных материалов
[ редактировать ]Открытие наноцеллюлозных материалов можно отнести к исследованиям гидролиза целлюлозных волокон в конце 1940-х годов. В конце концов было замечено, что гидролиз целлюлозы, по-видимому, происходит преимущественно в некоторых «неупорядоченных» межкристаллических частях волокон, оставляя негидролизованный остаточный материал. [8] Дальнейшие исследования показали, что негидролизованный материал состоит из коллоидно стабильных и высококристаллических частиц наностержней. [9] [10] [11] Эти частицы сначала назывались мицеллами, а затем им дали несколько названий, включая нанокристаллы целлюлозы (CNC), нанокристаллическую целлюлозу (NCC), усы целлюлозы или наноусы целлюлозы , хотя эти последние два термина сегодня используются реже.
Терминология микрофибриллированная целлюлоза (МФЦ) была введена Турбаком, Снайдером и Сэндбергом в 1980-х годах в лабораториях ITT Rayonier в Шелтоне , штат Вашингтон. [12] для описания продукта, полученного в виде материала гелеобразного типа путем пропускания древесной массы через гомогенизатор молока типа Gaulin при высоких температурах и высоких давлениях с последующим ударом выталкивания о твердую поверхность.
Терминология наноцеллюлоза впервые появилась публично в начале 1980-х годов, когда ITT Rayonier получил ряд патентов и публикаций о новом составе вещества наноцеллюлозы. В более поздней работе Ф. В. Херрик из лаборатории ITT Rayonier Eastern Research Division (ERD) в Уиппани также опубликовал работу по изготовлению геля в виде сухого порошка. [13] Rayonier производит очищенную целлюлозу. [14] [15] [16] Компания Rayonier предоставила бесплатную лицензию всем, кто хотел использовать новое применение целлюлозы. Компания Rayonier никогда не стремилась к расширению масштабов деятельности. Скорее, Турбак и др. преследуемые 1) поиск новых применений МФЦ. Они включали использование МФЦ в качестве загустителя и связующего в пищевых продуктах, косметике, производстве бумаги, текстиле, нетканых материалах и т. д., а также 2) оценка набухания и других методов снижения энергетических затрат для производства МФЦ. [17] После того, как ITT закрыла лаборатории Rayonier Whippany в 1983–84 годах, Херрик работал над созданием сухой порошковой формы MFC в лабораториях Rayonier в Шелтоне, штат Вашингтон . [13]
В 2010 году компания Innventia AB (Швеция) создала первое опытно-промышленное производство МФЦ. [18]
Производство
[ редактировать ]Источники целлюлозы
[ редактировать ]Наноцеллюлозу можно получить из любого природного источника целлюлозы, включая древесину , хлопок , сельскохозяйственную продукцию. [19] или бытовые отходы, [20] водоросли , [21] бактерии или оболочники . Древесина в виде древесной массы в настоящее время является наиболее часто используемым исходным материалом для промышленного производства наноцеллюлозных материалов.
Производство МФЦ и УНВ
[ редактировать ]Фибриллы наноцеллюлозы (MFC и CNF) можно выделить из целлюлозных волокон с помощью механических методов, которые подвергают волокна воздействию высоких сил сдвига, расслаивая их на нановолокна. Для этой цели можно использовать гомогенизаторы высокого давления, измельчители или микрофлюидизаторы. [ нужна ссылка ] Этот процесс потребляет очень большое количество энергии, и значения более 30 МВтч/ тонну не являются редкостью. [ нужна ссылка ]
ферментативная/механическая предварительная обработка и введение заряженных групп, например, посредством карбоксиметилирования или окисления, опосредованного TEMPO . Для решения этой проблемы иногда используются [22] Такая предварительная обработка может снизить потребление энергии ниже 1 МВтч/тонну. [23] «Нитроокисление» было разработано для получения нановолокон карбоксицеллюлозы непосредственно из сырой растительной биомассы. Из-за меньшего количества этапов обработки для извлечения наноцеллюлозы метод нитроокисления оказался экономически эффективным, менее химически ориентированным и эффективным методом извлечения нановолокон карбоксицеллюлозы. [24] [25] Было обнаружено, что функционализированные нановолокна, полученные с помощью нитроокисления, являются отличным субстратом для удаления примесей ионов тяжелых металлов, таких как свинец , [26] кадмий , [27] и уран . [28]
Наночастицы карбоксицеллюлозы сферической формы, полученные обработкой азотно - фосфорной кислотой , стабильны в дисперсии в неионной форме. [29] В апреле 2013 года о прорыве в производстве наноцеллюлозы с помощью водорослей было объявлено на конференции Американского химического общества спикером Р. Малкольмом Брауном-младшим, доктором философии, который уже более 40 лет является пионером исследований в этой области, выступил на конференции Первый международный симпозиум по наноцеллюлозе в рамках заседания Американского химического общества. Гены семейства бактерий, производящих уксус, чайный гриб и ната-де-коко, стали звездами проекта (который, по словам ученых, достиг продвинутой стадии), который превратит водоросли в фабрики на солнечной энергии для производства «чудо-материала» наноцеллюлозы. [30]
Показан химико-механический процесс производства наноцеллюлозы из хлопкового линта производительностью 10 кг в сутки. [31]
Производство ЧПУ
[ редактировать ]CNC образуются в результате кислотного гидролиза натуральных целлюлозных волокон, обычно с использованием серной или соляной кислоты . Неупорядоченные срезы нативной целлюлозы гидролизуются, и после тщательного расчета времени кристаллические срезы можно извлечь из кислого раствора путем центрифугирования и промывания. Их размеры зависят от исходного сырья нативной целлюлозы и условий гидролиза. [32]
Структура и свойства
[ редактировать ]Размеры и кристалличность
[ редактировать ]Ультраструктура наноцеллюлозы, полученной из различных источников, широко изучена. Такие методы, как просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), атомно-силовая микроскопия (АСМ), широкоугловое рассеяние рентгеновских лучей (WAXS), дифракция рентгеновских лучей под малым углом падения и твердотельное исследование. 13 кросс-поляризации C Вращение под магическим углом (CP/MAS), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и спектроскопия использовались для характеристики морфологии обычно высушенной наноцеллюлозы. [33]
Сочетание микроскопических методов с анализом изображений может предоставить информацию о ширине фибрилл, однако определить длину фибрилл сложнее из-за запутывания и трудностей в идентификации обоих концов отдельных нанофибрилл. [34] [35] [ нужна страница ] Кроме того, суспензии наноцеллюлозы могут быть неоднородными и состоять из различных структурных компонентов, включая нанофибриллы целлюлозы и пучки нанофибрилл. [36]
При исследовании предварительно обработанных ферментами фибрилл наноцеллюлозы в суспензии размер и распределение по размерам были установлены с помощью крио-ТЕМ. Фибриллы оказались довольно монодисперсными, преимущественно диаметром ок. 5 нм, хотя иногда присутствовали и более толстые пучки фибрилл. [37] Путем сочетания ультразвуковой обработки с «предварительной окислительной обработкой» с помощью АСМ наблюдались целлюлозные микрофибриллы с поперечным размером менее 1 нм. Нижний предел толщины составляет около 0,4 нм, что соответствует толщине листа монослоя целлюлозы. [38]
Ширину агрегатов можно определить с помощью CP/MAS ЯМР, разработанного Innventia AB , Швеция, который также продемонстрировал эффективность для наноцеллюлозы (предварительная ферментативная обработка). Средняя ширина 17 нм была измерена методом ЯМР, что хорошо соответствует данным СЭМ и ПЭМ. С помощью ПЭМ были получены значения 15 нм для наноцеллюлозы из карбоксиметилированной целлюлозы. Однако можно обнаружить и более тонкие фибриллы. Вогберг и др. сообщили о ширине фибрилл 5–15 нм для наноцеллюлозы с плотностью заряда около 0,5 мэкв./г. [39] Группа Исогая сообщила о ширине фибрилл 3–5 нм для TEMPO-окисленной целлюлозы с плотностью заряда 1,5 мэкв./г. [40]
Химический состав целлюлозы оказывает значительное влияние на микроструктуру наноцеллюлозы. Карбоксиметилирование увеличивает количество заряженных групп на поверхности фибрилл, что облегчает высвобождение фибрилл и приводит к меньшей и более однородной ширине фибрилл (5–15 нм) по сравнению с предварительно обработанной ферментами наноцеллюлозой, где ширина фибрилл составляла 10–30 нм. . [41] Степень кристалличности и кристаллическая структура наноцеллюлозы. Наноцеллюлоза демонстрирует кристаллическую организацию целлюлозы I, и степень кристалличности не изменяется при приготовлении наноцеллюлозы. Типичные значения степени кристалличности составляли около 63%. [41]
Вязкость
[ редактировать ]наноцеллюлозы . Исследована реология дисперсий [42] [37] и выявили, что модуль упругости и потерь не зависит от угловой частоты при всех концентрациях наноцеллюлозы от 0,125% до 5,9%. Значения модуля упругости особенно высоки (104 Па при концентрации 3%). [37] по сравнению с результатами для ЧПУ (102 Па при концентрации 3%). [42] Существует также сильная зависимость от концентрации, поскольку модуль упругости увеличивается на 5 порядков, если концентрация увеличивается с 0,125% до 5,9%. Наноцеллюлозные гели также сильно разжижаются при сдвиге (вязкость теряется при воздействии сдвигающих сил). Поведение истончения при сдвиге особенно полезно в ряде различных применений покрытий. [37]
Он псевдопластичен и проявляет тиксотропию — свойство некоторых гелей или жидкостей , которые являются густыми (вязкими) при нормальных условиях, но становятся менее вязкими при встряхивании или взбалтывании. Когда силы сдвига устраняются, гель восстанавливает большую часть своего исходного состояния.
Механические свойства
[ редактировать ]Кристаллическая целлюлоза имеет жесткость около 140–220 ГПа, что сравнимо с жесткостью кевлара и выше, чем у стекловолокна, оба из которых используются в коммерческих целях для армирования пластмасс. Пленки из наноцеллюлозы обладают высокой прочностью (более 200 МПа ), высокой жесткостью (около 20 ГПа ). [43] но отсутствие высокой нагрузки [ нужны разъяснения ] (12%). Соотношение прочности и веса в 8 раз выше, чем у нержавеющей стали. [44] Волокна из наноцеллюлозы обладают высокой прочностью (до 1,57 ГПа) и жесткостью (до 86 ГПа). [45]
Барьерные свойства
[ редактировать ]В полукристаллических полимерах кристаллические области считаются газонепроницаемыми. Благодаря относительно высокой кристалличности [41] в сочетании со способностью нановолокон образовывать плотную сеть, скрепленную прочными межфибриллярными связями (высокая плотность энергии когезии), было высказано предположение, что наноцеллюлоза может действовать как барьерный материал. [40] [46] [47] Хотя количество зарегистрированных значений кислородной проницаемости ограничено, отчеты приписывают наноцеллюлозным пленкам высокие барьерные свойства для кислорода. В одном исследовании сообщалось о кислородной проницаемости 0,0006 (см 3 мкм)/(м 2 день кПа) для ок. Тонкая наноцеллюлозная пленка толщиной 5 мкм при 23 °C и относительной влажности 0%. [46] В аналогичном исследовании сообщалось о более чем 700-кратном уменьшении кислородопроницаемости пленки полилактида (PLA) при добавлении слоя наноцеллюлозы к поверхности PLA. [40]
Исследовано влияние плотности и пористости пленки наноцеллюлозы на кислородопроницаемость пленки. [48] Некоторые авторы сообщают о значительной пористости пленок наноцеллюлозы. [49] [43] [50] что, по-видимому, противоречит свойствам высокого кислородного барьера, тогда как Aulin et al. [46] измерили плотность пленки наноцеллюлозы, близкую к плотности кристаллической целлюлозы (кристаллическая структура целлюлозы Iß, 1,63 г/см). 3 ) [51] что указывает на очень плотную пленку с пористостью, близкой к нулю.
Изменение поверхностной функциональности наночастиц целлюлозы также может повлиять на проницаемость пленок наноцеллюлозы. Пленки, состоящие из отрицательно заряженных ЧПУ, могут эффективно снижать проникновение отрицательно заряженных ионов, оставляя при этом нейтральные ионы практически незатронутыми. Обнаружено, что в мембране накапливаются положительно заряженные ионы. [52]
Многопараметрический поверхностный плазмонный резонанс — один из методов исследования барьерных свойств натуральной, модифицированной или покрытой наноцеллюлозы. Различное качество составов противообрастающих средств, влаги, растворителей и антимикробных барьеров можно измерить в наномасштабе. Кинетику адсорбции, а также степень набухания можно измерить в режиме реального времени и без использования меток. [53] [54]
Жидкие кристаллы, коллоидные стекла и гидрогели.
[ редактировать ]Благодаря своей анизотропной форме и поверхностному заряду наноцеллюлозы (в основном жесткие CNC) имеют высокий исключенный объем и самоорганизуются в холестерические жидкие кристаллы за пределами критической объемной доли. [55] Жидкие кристаллы наноцеллюлозы являются левосторонними из-за правостороннего поворота на уровне частиц. [56] Фазовое поведение наноцеллюлозы подвержено скринингу ионного заряда . Увеличение ионной силы приводит к задержанию дисперсий наноцеллюлозы в притягивающих стеклах. [57] При дальнейшем увеличении ионной силы наноцеллюлозы агрегируют в гидрогели . [58] Взаимодействия внутри наноцеллюлоз слабые и обратимые, поэтому суспензии и гидрогели наноцеллюлозы самовосстанавливаются и могут применяться в качестве инъекционных материалов. [59] или чернила для 3D-печати . [60]
Объемные пены и аэрогели
[ редактировать ]Наноцеллюлозу также можно использовать для изготовления аэрогелей /пен как гомогенных, так и в составных составах. Пенопласты на основе наноцеллюлозы изучаются для применения в упаковочных целях, чтобы заменить пенопласты на основе полистирола . Сваган и др. показали, что наноцеллюлоза обладает способностью усиливать пенопласт крахмала при использовании метода сублимационной сушки. [61] Преимущество использования наноцеллюлозы вместо волокон древесной целлюлозы заключается в том, что нанофибриллы могут укрепить тонкие ячейки крахмальной пены. Кроме того, можно приготовить чистые наноцеллюлозные аэрогели, применяя различные методы сублимационной сушки и сверхкритического CO.
2 способа сушки. В качестве пористых шаблонов можно использовать аэрогели и пены. [62] [63] Прочные пенопласты со сверхвысокой пористостью, приготовленные из суспензий нанофибрилл целлюлозы I, были изучены Sehaqui et al. Широкий диапазон механических свойств, включая сжатие, был получен путем контроля плотности и взаимодействия нанофибрилл в пенопластах. [64] ЧПУ также можно заставить превращаться в гель в воде под воздействием ультразвука малой мощности, что приведет к образованию аэрогелей с самой высокой заявленной площадью поверхности (> 600 м 2 /г) и наименьшей усадкой во время сушки (6,5%) среди целлюлозных аэрогелей. [63] В другом исследовании Aulin et al. [65] продемонстрировано образование структурированных пористых аэрогелей наноцеллюлозы при лиофилизации. Плотность и текстуру поверхности аэрогелей регулировали путем подбора концентрации дисперсий наноцеллюлозы перед сушкой вымораживанием. Химическое осаждение из паровой фазы фторированного силана использовалось для равномерного покрытия аэрогеля с целью настройки его смачивающих свойств в сторону неполярных жидкостей/масел. Авторы продемонстрировали, что можно переключать характеристики смачиваемости целлюлозных поверхностей между суперсмачиванием и суперотталкиванием, используя различные масштабы шероховатости и пористости, создаваемые методом сублимационной сушки, и изменением концентрации дисперсии наноцеллюлозы. Однако структурированные пористые целлюлозные пенопласты также можно получить, используя метод лиофилизации целлюлозы, вырабатываемой штаммами бактерий Gluconobacter , которые биосинтезируют открытые пористые сети целлюлозных волокон с относительно большим количеством диспергированных внутри нанофибрилл. Олссон и др. [66] продемонстрировали, что эти сетки могут быть дополнительно пропитаны предшественниками гидроксидов/оксидов металлов, которые могут быть легко преобразованы в привитые магнитные наночастицы вдоль нановолокон целлюлозы. Магнитная целлюлозная пена может обеспечить ряд новых применений наноцеллюлозы, и сообщалось о первых магнитных супергубках с дистанционным управлением, поглощающих 1 грамм воды внутри 60-миллиграммовой пены целлюлозного аэрогеля. Примечательно, что эти высокопористые пенопласты (>98% воздуха) можно сжимать в сильные магнитные нанобумаги, которые могут найти применение в качестве функциональных мембран в различных приложениях.
Эмульсии и пены Пикеринга
[ редактировать ]Наноцеллюлозы способны стабилизировать эмульсии и пены по механизму Пикеринга , т.е. они адсорбируются на границе раздела масло-вода или воздух-вода и предотвращают их энергетически невыгодный контакт. Наноцеллюлозы образуют эмульсии масло в воде с размером капель в диапазоне 4–10 мкм, которые стабильны в течение нескольких месяцев и могут противостоять высоким температурам и изменениям pH. [67] [68] Наноцеллюлозы уменьшают натяжение на границе раздела масло-вода. [69] а их поверхностный заряд вызывает электростатическое отталкивание внутри капель эмульсии. При экранировании заряда, вызванном солью, капли агрегируют, но не подвергаются слиянию , что указывает на сильную стерическую стабилизацию. [70] Капли эмульсии даже остаются стабильными в желудке человека и противостоят желудочному липолизу , тем самым замедляя всасывание липидов и насыщение. [71] [72] В отличие от эмульсий, нативные наноцеллюлозы, как правило, не подходят для стабилизации пен Пикеринга, что объясняется преимущественно гидрофильными поверхностными свойствами, что приводит к неблагоприятному углу смачивания ниже 90° (они предпочтительно смачиваются водной фазой). [73] Используя гидрофобные модификации поверхности или прививку полимера, можно увеличить гидрофобность поверхности и угол смачивания наноцеллюлоз, что позволяет также стабилизировать пены по Пикерингу. [74] Путем дальнейшего увеличения гидрофобности поверхности можно получить обратные эмульсии вода в масле, что означает угол смачивания более 90°. [75] [76] Далее было продемонстрировано, что наноцеллюлозы могут стабилизировать эмульсии вода в воде в присутствии двух несовместимых водорастворимых полимеров. [77]
Пластина из целлюлозного нановолокна (CNFP)
[ редактировать ]Подход «снизу вверх» можно использовать для создания высокопроизводительного объемного материала с низкой плотностью, высокой прочностью и ударной вязкостью, а также отличной термической стабильностью размеров. Гидрогель нановолокон целлюлозы создается путем биосинтеза. Затем гидрогели можно обработать раствором полимера или модифицировать поверхность, а затем подвергнуть горячему прессованию при 80 °C. В результате получается объемный материал с отличной обрабатываемостью. «Структура сети ультратонких нановолокон в CNFP приводит к более обширным водородным связям, высокой плоскостной ориентации и «трехсторонним точкам ветвления» сетей микрофибрилл». [78] Эта структура придает CNFP высокую прочность за счет распределения напряжений и создания барьеров для образования и распространения трещин. Слабым звеном в этой структуре является связь между спрессованными слоями, которая может привести к расслоению. Для уменьшения расслоения гидрогель можно обработать кремниевой кислотой, которая создает прочные ковалентные связи между слоями при горячем прессовании. [78]
Модификация поверхности
[ редактировать ]Модификации поверхности наноцеллюлозы в настоящее время уделяется большое внимание. [79] Наноцеллюлоза имеет высокую концентрацию гидроксильных групп на поверхности, которые могут вступать в реакцию. Однако водородная связь сильно влияет на реакционную способность поверхностных гидроксильных групп. Кроме того, перед модификацией поверхности необходимо удалить примеси на поверхности наноцеллюлозы, такие как фрагменты глюкозида и лигнина, чтобы получить приемлемую воспроизводимость между различными партиями. [80]
Аспекты безопасности
[ редактировать ]Обработка наноцеллюлозы не вызывает значительного воздействия мелких частиц во время трения или распылительной сушки. После воздействия наноцеллюлозы не наблюдается никаких признаков воспалительного воздействия или цитотоксичности на макрофаги мыши или человека. Результаты исследований токсичности позволяют предположить, что наноцеллюлоза не цитотоксична и не оказывает никакого воздействия на воспалительную систему макрофагов. Кроме того, наноцеллюлоза не является острой токсичной для Vibrio fischeri в экологически значимых концентрациях. [81]
Несмотря на интенсивные исследования пищевых продуктов для перорального применения или фармацевтических составов, содержащих наноцеллюлозы, они, как правило, не признаются безопасными . Было продемонстрировано, что наноцеллюлозы проявляют ограниченную токсичность и окислительный стресс в in vitro. кишечника эпителии [82] [83] [84] или модели животных. [85] [86] [87]
Возможные применения
[ редактировать ]
Свойства наноцеллюлозы (например, механические свойства, пленкообразующие свойства, вязкость и т. д.) делают ее интересным материалом для многих применений. [88]



Бумага и картон
[ редактировать ]
Ожидается, что в области производства бумаги и картона наноцеллюлозы повысят прочность связи между волокнами и, следовательно, окажут сильное упрочняющее действие на бумажные материалы. [91] [92] [93] Наноцеллюлоза может быть полезна в качестве барьера в жиронепроницаемой бумаге и в качестве добавки к мокрой части для улучшения удерживания, прочности в сухом и влажном состоянии в товарных типах бумаги и картона. [94] [95] [96] [97] Было показано, что нанесение УНВ в качестве материала покрытия на поверхность бумаги и картона улучшает барьерные свойства, особенно сопротивление воздуху. [98] и устойчивость к жиру/маслу. [98] [99] [94] Он также улучшает структурные свойства картона (более гладкая поверхность). [100] Очень высокая вязкость суспензий MFC/CNF при низком содержании твердых веществ ограничивает выбор методов нанесения покрытия, которые можно использовать для нанесения этих суспензий на бумагу/картон. Некоторыми из методов нанесения покрытия, используемых для нанесения МФЦ на бумагу/картон, являются стержневое покрытие, [95] клеильный пресс, [99] напыление покрытия, [101] пенопластовое покрытие [102] и покрытие щелевой матрицы. [98] Также изучается возможность нанесения минеральных пигментов и смеси МФЦ на мокрую поверхность для улучшения барьерных, механических и печатных свойств картона. [103]
Наноцеллюлозу можно использовать для изготовления гибкой и оптически прозрачной бумаги. Такая бумага является привлекательным субстратом для электронных устройств, поскольку она пригодна для вторичной переработки, совместима с биологическими объектами и легко биоразлагается . [90]
Композитный
[ редактировать ]Как описано выше, свойства наноцеллюлозы делают ее интересным материалом для армирования пластмасс. Наноцеллюлозу можно сплести в нити, которые прочнее и жестче паучьего шелка. [45] [104] Сообщалось, что наноцеллюлоза улучшает механические свойства термореактивных смол, матриц на основе крахмала , соевого белка , каучукового латекса , поли(лактида) . Гибридные композиты нанофибрилл целлюлозы и минералов глины обладают интересными механическими, газобарьерными и огнезащитными свойствами. [105] Композиционные материалы могут использоваться в качестве покрытий и пленок. [106] краски, пены, упаковка.
Еда
[ редактировать ]Наноцеллюлозу можно использовать в качестве низкокалорийной замены углеводных добавок, используемых в качестве загустителей, носителей вкуса и стабилизаторов суспензии в самых разных пищевых продуктах. [107] Он полезен для производства начинок, чипсов, вафель, супов, подливок, пудингов и т. д. Пищевое применение обусловлено реологическим поведением наноцеллюлозного геля.
Гигиенические и впитывающие средства
[ редактировать ]Применения в этой области включают: супервпитывающий материал (например, для материала прокладок при недержании), наноцеллюлозу, используемую вместе со суперабсорбирующими полимерами, наноцеллюлозу в тканях, нетканых продуктах или абсорбирующих структурах, а также в качестве противомикробных пленок. [ нужна ссылка ]
Эмульсия и дисперсия
[ редактировать ]Наноцеллюлоза имеет потенциальное применение в общей области применения эмульсий и дисперсий в других областях. [108] [109]
Медицинские, косметические и фармацевтические
[ редактировать ]Было предложено использование наноцеллюлозы в косметике и фармацевтике:
- Лиофилизированные наноцеллюлозные аэрогели, используемые в гигиенических прокладках, тампонах, подгузниках или в качестве повязок на раны.
- Использование наноцеллюлозы в качестве составного покрытия в косметике, например, для волос, ресниц, бровей или ногтей.
- Сухая твердая наноцеллюлозная композиция в форме таблеток для лечения кишечных расстройств.
- Наноцеллюлозные пленки для скрининга биологических соединений и нуклеиновых кислот, кодирующих биологическое соединение.
- Фильтрующая среда частично на основе наноцеллюлозы для переливания безлейкоцитарной крови
- Буккодентальный препарат, содержащий наноцеллюлозу и полигидроксилированное органическое соединение.
- Порошкообразная наноцеллюлоза также была предложена в качестве вспомогательного вещества в фармацевтических композициях.
- Наноцеллюлоза в композициях фотореактивного очистителя от вредных веществ
- Эластичные криоструктурированные гели для потенциального биомедицинского и биотехнологического применения. [110]
- Матрица для 3D-культуры клеток
Биоэлектроника и хранение энергии
[ редактировать ]Наноцеллюлоза может проложить путь к новому типу «биоэлектроники», в которой интерактивные материалы смешиваются с наноцеллюлозой, что позволяет создавать новые интерактивные волокна, пленки, аэрогели, гидрогели и бумагу. [111] Например, наноцеллюлоза, смешанная с проводящими полимерами, такими как PEDOT:PSS, демонстрирует синергетический эффект, приводящий к необыкновенным [112] смешанная электронная и ионная проводимость, что важно для хранения энергии приложений . Нити, скрученные из смеси наноцеллюлозы и углеродных нанотрубок, обладают хорошей проводимостью и механическими свойствами. [113] Наноцеллюлозные аэрогели, украшенные углеродными нанотрубками, можно превратить в надежные сжимаемые трехмерные суперконденсаторы . [114] [115] Структуры из наноцеллюлозы можно превратить в на биологической основе трибоэлектрические генераторы [116] и датчики .
Цветные материалы на биологической основе
[ редактировать ]Нанокристаллы целлюлозы показали возможность самоорганизации в хиральные нематические структуры. [117] цветами, зависящими от угла с переливающимися . Таким образом, можно производить пигменты и блестки полностью на биологической основе , пленки, включая блестки , имеющие металлический блеск и занимающие мало места по сравнению с альтернативами на основе ископаемого топлива.
Другие потенциальные применения
[ редактировать ]- В качестве высокорассеивающего материала для ультрабелых покрытий. [118]
- Активируют растворение целлюлозы в различных растворителях.
- Продукты из регенерированной целлюлозы, такие как волокнистые пленки, производные целлюлозы.
- Добавка для табачного фильтра
- Металлоорганическая модифицированная наноцеллюлоза в сепараторах аккумуляторов
- Армирование проводящих материалов
- громкоговорителей Мембраны
- Высокопоточные мембраны
- Компьютерные компоненты [44] [119]
- Конденсаторы [115]
- Легкий бронежилет и баллистическое стекло [44]
- Ингибиторы коррозии [120] [121]
- Радиообъективы [122]
Похожие материалы
[ редактировать ]Нанохитин . по своей наноструктуре похож на нанокристаллы целлюлозы, но извлечен из хитина
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Осонг С.Х., Норгрен С., Энгстранд П. (февраль 2016 г.). «Обработка микрофибриллированной и нанофибриллированной целлюлозы на основе древесины, а также применение в производстве бумаги: обзор» . Целлюлоза . 23 (1): 93–123. дои : 10.1007/s10570-015-0798-5 . ISSN 0969-0239 .
- ^ Чжу Х., Луо В., Цесельски П.Н., Фанг З., Чжу Ю.Й., Хенрикссон Г. и др. (август 2016 г.). «Древесные материалы для зеленой электроники, биологических устройств и энергетики». Химические обзоры . 116 (16): 9305–9374. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00225 . ПМИД 27459699 .
- ^ Клемм Д., Крамер Ф., Мориц С., Линдстрем Т., Анкерфорс М., Грей Д. и др. (июнь 2011 г.). «Наноцеллюлозы: новое семейство природных материалов». Ангеванде Хеми . 50 (24): 5438–5466. дои : 10.1002/anie.201001273 . ПМИД 21598362 .
- ^ Хабиби Ю. (март 2014 г.). «Ключевые достижения в химической модификации наноцеллюлоз». Обзоры химического общества . 43 (5): 1519–1542. дои : 10.1039/C3CS60204D . ПМИД 24316693 .
- ^ Хабиби Ю., Люсия Л.А., Рохас О.Дж. (июнь 2010 г.). «Нанокристаллы целлюлозы: химия, самосборка и применение». Химические обзоры . 110 (6): 3479–3500. дои : 10.1021/cr900339w . ПМИД 20201500 .
- ^ Джордж Дж., Сабапати С.Н. (4 ноября 2015 г.). «Нанокристаллы целлюлозы: синтез, функциональные свойства и применение» . Нанотехнологии, наука и приложения . 8 : 45–54. дои : 10.2147/NSA.S64386 . ПМЦ 4639556 . ПМИД 26604715 .
- ^ Пэн Б.Л., Дхар Н., Лю Х.Л., Там К.С. (2011). «Химия и применение нанокристаллической целлюлозы и ее производных: взгляд на нанотехнологии» (PDF) . Канадский журнал химической инженерии . 89 (5): 1191–1206. doi : 10.1002/cjce.20554 . Архивировано из оригинала (PDF) 24 октября 2016 г. Проверено 28 августа 2012 г.
- ^ Никерсон Р.Ф., Хабрле Дж.А. (ноябрь 1947 г.). «Межкристаллическая структура целлюлозы» . Промышленная и инженерная химия . 39 (11): 1507–1512. дои : 10.1021/ie50455a024 . ISSN 0019-7866 .
- ^ Ронби Б.Г. (1949). «Водные коллоидные растворы мицелл целлюлозы» (PDF) . Acta Chemica Scandinavica . 3 : 649–650. doi : 10.3891/acta.chem.scand.03-0649 .
- ^ Морхед Ф.Ф. (август 1950 г.). «Ультразвуковая дезинтеграция целлюлозных волокон до и после кислотного гидролиза» . Журнал текстильных исследований . 20 (8): 549–553. дои : 10.1177/004051755002000803 . ISSN 0040-5175 .
- ^ Мукерджи С.М., Вудс Х.Дж. (апрель 1953 г.). «Рентгеновские и электронно-микроскопические исследования разложения целлюлозы серной кислотой». Биохимика и биофизика Acta . 10 (4): 499–511. дои : 10.1016/0006-3002(53)90295-9 . ПМИД 13059015 .
- ^ Турбак А.Ф., Снайдер Ф.В., Сандберг К.Р. (1983). «Микрофибриллированная целлюлоза, новый продукт из целлюлозы: свойства, использование и коммерческий потенциал» (PDF) . Журнал прикладной науки о полимерах: Симпозиум по прикладным полимерам . 37 : 815–827.
- ^ Перейти обратно: а б Херрик Ф.В., Казебье Р.Л., Гамильтон Дж.К., Сандберг К.Р. (1983). «Микрофибриллированная целлюлоза: морфология и доступность». В Сарко А (ред.). Материалы девятой конференции по целлюлозе . Симпозиумы по прикладным полимерам, 37 . Нью-Йорк: Уайли. стр. 797–813. ISBN 0-471-88132-5 .
- ^ Турбак А.Ф., Ф.В. Снайдер Сандберг, KR, патент США 4 341 807 ; патент США 4374702 ; патент США 4378381 ; патент США 4452721 ; патент США 4452722 ; патент США 4464287 ; патент США 4 483 743 ; патент США 4487634 ; Патент США 4 500 546
- ^ Херрик Ф.В., Казебье Р.Л., Гамильтон Дж.К., Сандберг К.Р. (январь 1983 г.). «Микрофибриллированная целлюлоза: Морфология и доступность» . Дж. Прил. Полим. наук: Прикл. Полим. Симп.; (США) . 37 . ОСТИ 5039044 .
- ^ «Рождение наноцеллюлозы» .
- ^ Турбак, А. Ф., Снайдер, Ф. В. и Сэндберг, К. Р. (1984) «Микрофибриллированная целлюлоза - новая композиция коммерческого значения», Симпозиум по нетканым материалам 1984 г., Миртл-Бич, Южная Каролина, 16–19 апреля. TAPPI Press, Атланта, Джорджия. стр. 115–124.
- ^ Анкерфорс М (2012). Микрофибриллированная целлюлоза: энергоэффективные методы получения и основные свойства (PDF) (лицензионная диссертация). Швеция: Королевский технологический институт. ISBN 978-91-7501-464-7 .
- ^ Алмашхадани AQ, Лех CP, Чан С.Ю., Ли С.И., Го CF (июнь 2022 г.). «Выделение нанокристаллической целлюлозы посредством кислотного гидролиза из недревесной биомассы: важность параметров гидролиза». Углеводные полимеры . 286 : 119285. doi : 10.1016/j.carbpol.2022.119285 . ПМИД 35337507 .
- ^ Аббаси А., Махтуми Й., Ву Й., Чен Г. (01.06.2024). «Характеристика нанокристаллов целлюлозы, извлеченных из бытовых отходов, и их применение для проращивания семян» . Технологии и применение углеводных полимеров . 7 : 100409. doi : 10.1016/j.carpta.2023.100409 . ISSN 2666-8939 .
- ^ Эль Ачаби М., Кассаб З., Абулкас А., Гайяр С., Баракат А. (январь 2018 г.). «Повторное использование отходов красных водорослей для производства нанокристаллов целлюлозы и их применение в полимерных нанокомпозитах» (PDF) . Международный журнал биологических макромолекул . 106 : 681–691. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2017.08.067 . ПМИД 28823511 .
- ^ «Премия Маркуса Валленберга: 2015 — Акира Исогай, Цугуюки Сайто, Япония, и Ёсихару Нисияма, Франция» . mwp.org/ . 16 марта 2015 года . Проверено 23 января 2018 г.
- ^ Линдстрем Т., Анкерфорс М. (2009). «Разработки наноцеллюлозы в Скандинавии». 7-й Международный симпозиум по химии бумаги и покрытий (изд. компакт-диска с препринтами). Гамильтон, Онтарио: Инженерное дело Университета Макмастера. ISBN 978-0-9812879-0-4 .
- ^ Шарма П.Р., Джоши Р., Шарма С.К., Сяо Б.С. (август 2017 г.). «Простой подход к получению нановолокон карбоксицеллюлозы из необработанной биомассы». Биомакромолекулы . 18 (8): 2333–2342. doi : 10.1021/acs.biomac.7b00544 . ПМИД 28644013 .
- ^ Шарма П.Р., Чжэн Б., Сунил К.С., Чжан С., Ван Р., Бхатия С.Р. и др. (2018). «Карбоксицеллюлозные нановолокна с высоким аспектным соотношением, полученные методом нитроокисления, и их свойства нанобумаги». ACS Прикладные наноматериалы . 1 (8): 3969–3980. дои : 10.1021/acsanm.8b00744 . S2CID 139513681 .
- ^ Шарма П.Р., Чаттопадьяй А., Сунил К.С., Лихонг Г.С., Бенджамин Ш.Х. (2018). «Очистка воды от свинца с помощью нановолокон карбоксицеллюлозы, полученных методом нитроокисления». Целлюлоза . 25 (3): 1961–1973. дои : 10.1007/s10570-018-1659-9 . S2CID 103880950 .
- ^ Шарма П.Р., Чаттопадьяй А., Шарма С.К., Гэн Л., Амиралиан Н., Мартин Д. и др. (2018). «Наноцеллюлоза из Spinifex как эффективный адсорбент для удаления кадмия (II) из воды». ACS Устойчивая химия и инженерия . 6 (3): 3279–3290. doi : 10.1021/acssuschemeng.7b03473 .
- ^ Шарма П.Р., Чаттопадхьяй А., Шарма С.К., Сяо Б.С. (2017). «Эффективное удаление UO22+ из воды с использованием нановолокон карбоксицеллюлозы, полученных методом нитроокисления». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 56 (46): 13885–13893. doi : 10.1021/acs.iecr.7b03659 .
- ^ Шарма П.Р., Варма А.Дж. (октябрь 2013 г.). «Функциональные наночастицы, полученные из целлюлозы: разработка формы и размера 6-карбоксицеллюлозы». Химические коммуникации . 49 (78): 8818–8820. дои : 10.1039/c3cc44551h . ПМИД 23959448 .
- ^ «Разработка водорослей для создания наноцеллюлозы из «чудо-материала» для производства биотоплива и многого другого» . newswise.com .
- ^ «Наноцеллюлоза — исследовательская группа NaNo @ ICAR-CIRCOT, Мумбаи» .
- ^ «Наноусы — обзор | Темы ScienceDirect» .
- ^ Сиро I, Плакетт Д. (2010). «Микрофибриллированная целлюлоза и новые нанокомпозитные материалы: обзор». Целлюлоза . 17 (3): 459–494. дои : 10.1007/s10570-010-9405-y . S2CID 14319488 .
- ^ Чинга-Карраско Г., Ю Ю, Дисеруд О (август 2011 г.). «Количественная электронная микроскопия целлюлозных нанофибриллных структур из волокон крафт-целлюлозы эвкалипта и сосны лучистой». Микроскопия и микроанализ . 17 (4): 563–571. Бибкод : 2011MiMic..17..563C . дои : 10.1017/S1431927611000444 . ПМИД 21740618 . S2CID 2010930 .
- ^ Чинга-Карраско Г., Миеттинен А., Луенго Хендрикс С.Л., Гамстедт Е.К., Катая М. (2011). Структурная характеристика волокон крафт-целлюлозы и их нанофибриллированных материалов для биоразлагаемых композитов . ИнТех. ISBN 978-953-307-352-1 .
- ^ Чинга-Карраско Дж. (июнь 2011 г.). «Целлюлозные волокна, нанофибриллы и микрофибриллы: морфологическая последовательность компонентов МФЦ с точки зрения физиологии растений и технологии волокон» . Письма о наномасштабных исследованиях . 6 (1): 417. Бибкод : 2011NRL.....6..417C . дои : 10.1186/1556-276X-6-417 . ПМК 3211513 . ПМИД 21711944 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Пяаккё М., Анкерфорс М., Косонен Х., Нюканен А., Ахола С., Остерберг М. и др. (июнь 2007 г.). «Ферментативный гидролиз в сочетании с механическим сдвигом и гомогенизацией под высоким давлением для наноразмерных фибрилл целлюлозы и прочных гелей». Биомакромолекулы . 8 (6): 1934–1941. дои : 10.1021/bm061215p . ПМИД 17474776 .
- ^ Ли Кью, Реннекар С. (март 2011 г.). «Характеристика супрамолекулярной структуры молекулярно тонких наночастиц целлюлозы I». Биомакромолекулы . 12 (3): 650–659. дои : 10.1021/bm101315y . ПМИД 21210665 .
- ^ Вогберг Л., Дечер Г., Норгрен М., Линдстрем Т., Анкерфорс М., Акснес К. (февраль 2008 г.). «Построение полиэлектролитных мультислоев микрофибриллированной целлюлозы и катионных полиэлектролитов». Ленгмюр . 24 (3): 784–795. дои : 10.1021/la702481v . ПМИД 18186655 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фукузуми Х., Сайто Т., Ивата Т., Кумамото Ю., Исогай А. (январь 2009 г.). «Прозрачные и газобарьерные пленки из целлюлозных нановолокон, полученные методом TEMPO-опосредованного окисления». Биомакромолекулы . 10 (1): 162–165. дои : 10.1021/bm801065u . ПМИД 19055320 .
- ^ Перейти обратно: а б с Аулин С., Ахола С., Йозефссон П., Нишино Т., Хиросе Ю., Остерберг М. и др. (июль 2009 г.). «Наноразмерные целлюлозные пленки с различной кристалличностью и мезоструктурой - их поверхностные свойства и взаимодействие с водой». Ленгмюр . 25 (13): 7675–7685. дои : 10.1021/la900323n . ПМИД 19348478 .
- ^ Перейти обратно: а б Тацуми Д., Исиока С., Мацумото Т. (2002). «Влияние концентрации волокон и соотношения осей на реологические свойства суспензий целлюлозных волокон» . Журнал Общества реологии (Япония) . 30 (1): 27–32. doi : 10.1678/rheology.30.27 .
- ^ Перейти обратно: а б Хенрикссон М., Берглунд Л.А., Исакссон П., Линдстрем Т., Нишино Т. (июнь 2008 г.). «Целлюлозные нанобумажные конструкции высокой прочности» . Биомакромолекулы . 9 (6): 1579–1585. дои : 10.1021/bm800038n . ПМИД 18498189 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Почему древесная целлюлоза является новым чудо-материалом в мире – технология – 23 августа 2012 г.» . Новый учёный . Проверено 30 августа 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Миттал Н., Ансари Ф., Гауда В.К., Брузет С., Чен П., Ларссон П.Т. и др. (июль 2018 г.). «Многомасштабный контроль сборки наноцеллюлозы: перенос замечательной механики наноразмерных волокон на макромасштабные волокна» . АСУ Нано . 12 (7): 6378–6388. дои : 10.1021/acsnano.8b01084 . ПМИД 29741364 .
- ^ Перейти обратно: а б с Аулин С., Геллстедт М., Линдстрем Т. (2010). «Кислородные и масляные барьерные свойства микрофибриллированных целлюлозных пленок и покрытий». Целлюлоза . 17 (3): 559–574. дои : 10.1007/s10570-009-9393-y . S2CID 137623000 .
- ^ Сиверуд К, Стениус П (2009). «Прочность и барьерные свойства пленок МФЦ». Целлюлоза . 16 (1): 75–85. дои : 10.1007/s10570-008-9244-2 . S2CID 136647719 .
- ^ Чинга-Карраско Г., Сиверуд К. (март 2012 г.). «О структуре и скорости пропускания кислорода биоразлагаемых целлюлозных нанобарьеров» . Письма о наномасштабных исследованиях . 7 (1): 192. Бибкод : 2012NRL.....7..192C . дои : 10.1186/1556-276X-7-192 . ПМЦ 3324384 . ПМИД 22429336 .
- ^ Хенрикссон М., Берглунд Л. (2007). «Структура и свойства целлюлозных нанокомпозитных пленок, содержащих меламин-формальдегид» (PDF) . Журнал прикладной науки о полимерах . 106 (4): 2817–2824. дои : 10.1002/app.26946 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Сваган А.Дж., Самир М.А., Берглунд Л.А. (август 2007 г.). «Биомиметические полисахаридные нанокомпозиты с высоким содержанием целлюлозы и высокой прочностью». Биомакромолекулы . 8 (8): 2556–2563. дои : 10.1021/bm0703160 . ПМИД 17655354 .
- ^ Дидденс И., Мерфи Б., Криш М., Мюллер М. (2008). «Анизотропные упругие свойства целлюлозы, измеренные с помощью неупругого рассеяния рентгеновских лучей». Макромолекулы . 41 (24): 9755–9759. Бибкод : 2008МаМол..41.9755D . дои : 10.1021/ma801796u .
- ^ Тилеманс В., Уорби Ч.Р., Уолш Д.А. (2009). «Пермселективные наноструктурированные мембраны на основе нановискеров целлюлозы». Зеленая химия . 11 (4): 531–537. дои : 10.1039/b818056c .
- ^ Мохан Т., Нигельхелл К., Зарт К.С., Каргл Р., Кёстлер С., Рибич В. и др. (ноябрь 2014 г.). «Запуск адсорбции белка на адаптированных катионных целлюлозных поверхностях». Биомакромолекулы . 15 (11): 3931–3941. дои : 10.1021/bm500997s . ПМИД 25233035 .
- ^ Вуорилуото М., Орелма Х., Йоханссон Л.С., Чжу Б., Путанен М., Вальтер А. и др. (декабрь 2015 г.). «Влияние молекулярной архитектуры случайных и блок-сополимеров ПДМАЭМА-ПОЭГМА на их адсорбцию на регенерированных и анионных наноцеллюлозах и свидетельства межфазного вытеснения воды». Журнал физической химии. Б. 119 (49): 15275–15286. doi : 10.1021/acs.jpcb.5b07628 . ПМИД 26560798 .
- ^ Револ Дж. Ф., Брэдфорд Х., Гиассон Дж., Маршессо Р. Х., Грей Д. Г. (июнь 1992 г.). «Геликоидное самоупорядочение микрофибрилл целлюлозы в водной суспензии». Международный журнал биологических макромолекул . 14 (3): 170–172. дои : 10.1016/S0141-8130(05)80008-X . ПМИД 1390450 .
- ^ Нистрем Г., Аркари М., Адамчик Дж., Усов И., Меззенга Р. (июнь 2018 г.). «Механизмы фрагментации наноцеллюлозы и инверсия хиральности от одиночной частицы к холестерической фазе». АСУ Нано . 12 (6): 5141–5148. arXiv : 1705.06620 . дои : 10.1021/acsnano.8b00512 . ПМИД 29758157 . S2CID 29165853 .
- ^ Норденстрем М., Фолл А., Нистрем Г., Вогберг Л. (сентябрь 2017 г.). «Формирование коллоидных наноцеллюлозных стекол и гелей». Ленгмюр . 33 (38): 9772–9780. doi : 10.1021/acs.langmuir.7b01832 . ПМИД 28853581 .
- ^ Берч П., Изабеттини С., Фишер П. (декабрь 2017 г.). «Ионно-индуцированное образование гидрогеля и нематическое упорядочение суспензий нанокристаллической целлюлозы». Биомакромолекулы . 18 (12): 4060–4066. дои : 10.1021/acs.biomac.7b01119 . ПМИД 29028331 .
- ^ Берч П., Шнайдер Л., Бовоне Г., Тиббит М.В., Фишер П., Гстол С. (октябрь 2019 г.). «Инъекционные биосовместимые гидрогели из нанокристаллов целлюлозы для локально направленного устойчивого высвобождения лекарств». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (42): 38578–38585. дои : 10.1021/acsami.9b15896 . ПМИД 31573787 . S2CID 203638916 .
- ^ Сикейра Г., Коккинис Д., Либанори Р., Хаусманн М.К., Гладман А.С., Нилс А. и др. (март 2017 г.). «Целлюлозные нанокристаллические чернила для 3D-печати текстурированных клеточных архитектур» . Передовые функциональные материалы . 27 (12): 1604619. doi : 10.1002/adfm.201604619 . S2CID 33952694 .
- ^ Сваган А., Азизи Самир М.А., Берглунд Л.А. (2008). «Биомиметические пены с высокими механическими характеристиками на основе наноструктурированных клеточных стенок, армированных нативными нанофибриллами». Продвинутые материалы . 20 (7): 1263–1269. дои : 10.1002/adma.200701215 . S2CID 136370943 .
- ^ Пяаккё М., Вапаавуори Дж., Силвеннойнен Р., Косонен Х., Анкерфорс М., Линдстрем Т. и др. (2008). «Длинные и запутанные нановолокна нативной целлюлозы I позволяют создавать гибкие аэрогели и иерархически шаблоны для функциональных возможностей». Мягкая материя . 4 (12): 2492–2499. Бибкод : 2008SMat....4.2492P . дои : 10.1039/b810371b .
- ^ Перейти обратно: а б Хит Л., Тилеманс В. (2010). «Целлюлозные нанонитевые аэрогели». Зеленая химия . 12 (8): 1448–1453. дои : 10.1039/c0gc00035c .
- ^ Сехаки Х, Салайкова М, Чжоу К, Берглунд Л.А. (2010). «Механические характеристики жестких пенопластов сверхвысокой пористости, приготовленных из суспензий нановолокон целлюлозы и». Мягкая материя . 6 (8): 1824–1832. Бибкод : 2010SMat....6.1824S . дои : 10.1039/b927505c .
- ^ Аулин С., Нетрвал Дж., Вогберг Л., Линдстрем Т. (2010). «Аэрогели из нанофибриллированной целлюлозы с регулируемой олеофобностью». Мягкая материя . 6 (14): 3298. Бибкод : 2010SMat....6.3298A . дои : 10.1039/c001939a .
- ^ Олссон Р.Т., Азизи Самир М.А., Салазар-Альварес Г., Белова Л., Стрём В., Берглунд Л.А. и др. (август 2010 г.). «Создание гибких магнитных аэрогелей и жесткой магнитной нанобумаги с использованием нанофибрилл целлюлозы в качестве шаблонов». Природные нанотехнологии . 5 (8): 584–588. Бибкод : 2010НатНа...5..584О . дои : 10.1038/nnano.2010.155 . ПМИД 20676090 .
- ^ Калашникова И., Бизо Х., Катала Б., Капрон И. (июнь 2011 г.). «Новые эмульсии Пикеринга, стабилизированные нанокристаллами бактериальной целлюлозы». Ленгмюр . 27 (12): 7471–7479. дои : 10.1021/la200971f . ПМИД 21604688 .
- ^ Калашникова И., Бизо Х., Бертончини П., Катала Б., Капрон И. (2013). «Целлюлозные наностержни различного аспектного соотношения для эмульсий Пикеринга масло в воде». Мягкая материя . 9 (3): 952–959. Бибкод : 2013SMat....9..952K . дои : 10.1039/C2SM26472B .
- ^ Бергфройнд Дж., Сан К., Фишер П., Берч П. (ноябрь 2019 г.). «Адсорбция заряженных анизотропных наночастиц на границе раздела нефть-вода» . Наномасштабные достижения . 1 (11): 4308–4312. Бибкод : 2019NanoA...1.4308B . дои : 10.1039/C9NA00506D . ПМЦ 9419606 . ПМИД 36134395 .
- ^ Бай Л., Лв С., Сян В., Хуан С., МакКлементс DJ, Рохас О.Дж. (ноябрь 2019 г.). «Эмульсии Пикеринга масло в воде путем микрофлюидизации с нанокристаллами целлюлозы: 1. Формирование и стабильность» . Пищевые гидроколлоиды . 96 : 699–708. doi : 10.1016/j.foodhyd.2019.04.038 .
- ^ Шойбле Н., Шаффнер Дж., Шумахер М., Виндхаб Э.Дж., Лю Д., Паркер Х. и др. (май 2018 г.). «Подбор эмульсий для контролируемого высвобождения липидов: установление корреляции in vitro и in vivo для переваривания липидов». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 10 (21): 17571–17581. дои : 10.1021/acsami.8b02637 . ПМИД 29708724 .
- ^ Берч П., Штайнгоеттер А., Арнольд М., Шойбле Н., Бергфройнд Дж., Феделе С. и др. (август 2022 г.). «Дизайн интерфейса липидной эмульсии модулирует пищеварение человека in vivo и реакцию гормона насыщения» . Еда и функции . 13 (17): 9010–9020. дои : 10.1039/D2FO01247B . hdl : 20.500.11850/564599 . ПМЦ 9426722 . ПМИД 35942900 .
- ^ Берч П., Аркари М., Геу Т., Меззенга Р., Нистрем Г., Фишер П. (декабрь 2019 г.). «Разработка целлюлозных нанофибрилл для стабилизации границ раздела жидкостей». Биомакромолекулы . 20 (12): 4574–4580. дои : 10.1021/acs.biomac.9b01384 . ПМИД 31714073 . S2CID 207943524 .
- ^ Джин Х., Чжоу В., Цао Дж., Стоянов С.Д., Блейденштайн Т.Б., Де Гроот П.В. и др. (2012). «Суперстабильные пены, стабилизированные коллоидными частицами этилцеллюлозы». Мягкая материя . 8 (7): 2194–2205. Бибкод : 2012SMat....8.2194J . дои : 10.1039/c1sm06518a .
- ^ Ли К.Ю., Блейкер Дж.Дж., Мураками Р., Хенг Дж.Ю., Бисмарк А. (январь 2014 г.). «Фазовое поведение эмульсий вода в масле со средней и высокой внутренней фазой, стабилизированных исключительно гидрофобизированными нанофибриллами бактериальной целлюлозы» . Ленгмюр . 30 (2): 452–460. дои : 10.1021/la4032514 . ПМИД 24400918 .
- ^ Сайдане Д., Перрен Э., Шерал Ф., Геллек Ф., Капрон I (июль 2016 г.). «Некоторые модификации нанокристаллов целлюлозы для функциональных эмульсий Пикеринга» . Философские труды. Серия А. Математические, физические и технические науки . 374 (2072): 20150139. Бибкод : 2016RSPTA.37450139S . дои : 10.1098/rsta.2015.0139 . ПМЦ 4920285 . ПМИД 27298429 .
- ^ Педдиредди К.Р., Николай Т., Беняхия Л., Капрон И. (март 2016 г.). «Стабилизация эмульсий вода в воде наностержнями». Макробуквы ACS . 5 (3): 283–286. doi : 10.1021/acsmacrolett.5b00953 . ПМИД 35614722 .
- ^ Перейти обратно: а б Гуань Ц.Ф., Ян Х.Б., Хань З.М., Чжоу Л.К., Чжу Ю.Б., Лин З.К. и др. (май 2020 г.). «Легкие, прочные и устойчивые сыпучие конструкционные материалы на основе целлюлозных нановолокон с низким коэффициентом теплового расширения» . Достижения науки . 6 (18). Американская ассоциация содействия развитию науки: eaaz1114. Бибкод : 2020SciA....6.1114G . дои : 10.1126/sciadv.aaz1114 . ПМЦ 7195169 . ПМИД 32494670 .
- ^ Эйххорн С.Дж., Дюфрен А., Арангурен М., Маркович Н.Е., Кападона Дж.Р., Роуэн С.Дж. и др. (2010). «Обзор: текущие международные исследования целлюлозных нановолокон и нанокомпозитов» (PDF) . Журнал материаловедения . 45 (1): 1–33. Бибкод : 2010JMatS..45....1E . дои : 10.1007/s10853-009-3874-0 . S2CID 137519458 .
- ^ Лабет М., Тилеманс В. (2011). «Улучшение воспроизводимости химических реакций на поверхности нанокристаллов целлюлозы: ОВП е-капролактона на примере». Целлюлоза . 18 (3): 607–617. дои : 10.1007/s10570-011-9527-x . S2CID 93187820 .
- ^ Вартиайнен Дж., Полер Т., Сирола К., Пюлкканен Л., Алениус Х., Хоккинен Дж. и др. (2011). «Гигиенические и экологические аспекты трения измельчения и распылительной сушки микрофибриллированной целлюлозы». Целлюлоза . 18 (3): 775–786. дои : 10.1007/s10570-011-9501-7 . S2CID 137455453 .
- ^ Цао X, Чжан Т., Делойд ГМ, Гаффри М.Дж., Вайц К.К., Тралл Б.Д. и др. (октябрь 2020 г.). «Цитотоксичность и влияние на клеточный протеом нанокристаллов целлюлозы с использованием моделирования пищеварения и клеточной модели эпителия тонкой кишки in vitro» . НаноИмпакт . 20 : 100269. Бибкод : 2020NanoI..2000269C . дои : 10.1016/j.impact.2020.100269 .
- ^ Мортенсен Н.П., Морено Каффаро М., Дэвис К., Аравамудхан С., Самнер С.Дж., Феннелл Т.Р. (август 2022 г.). «Исследование влияния восьми целлюлозных наноматериалов на целостность и цитотоксичность дифференцированного монослоя Caco-2» . Пищевая и химическая токсикология . 166 : 113204. doi : 10.1016/j.fct.2022.113204 . ПМИД 35679974 .
- ^ Линь Ю.Дж., Цинь З., Патон С.М., Фокс Д.М., Конг Ф. (июль 2021 г.). «Влияние нанокристаллов целлюлозы (CNC) на проникновение через монослой кишечника и модель слизи in vitro» . Углеводные полимеры . 263 : 117984. doi : 10.1016/j.carbpol.2021.117984 . ПМИД 33858577 .
- ^ Делойд Г.М., Као X, Молина Р.М., Сильва Д.И., Бхаттачарья К., Нг КВ и др. (июль 2019 г.). «Токсикологические эффекты проглатывания наноцеллюлозы на эпителии кишечника in vitro и на моделях крыс in vivo» . Экологическая наука. Нано . 6 (7): 2105–2115. дои : 10.1039/c9en00184k . hdl : 10356/150824 . ПМК 7055654 . ПМИД 32133146 .
- ^ Эде Дж.Д., Онг К.Дж., Муленос М.Р., Прадхан С., Гибб М., Сайес К.М. и др. (декабрь 2020 г.). «Физические, химические и токсикологические характеристики нанокристаллов сульфатированной целлюлозы для применения в пищевых продуктах с использованием in vivo и in vitro стратегий » . Токсикологические исследования . 9 (6): 808–822. дои : 10.1093/TOXRES/TFAA082 . ПМЦ 7786165 . ПМИД 33447365 .
- ^ Харе С., Делойд Г.М., Молина Р.М., Гокулан К., Кувиллион С.П., Бладсворт К.Дж. и др. (апрель 2020 г.). «Влияние проглоченной наноцеллюлозы на кишечную микробиоту и гомеостаз у крыс Wistar Han» . НаноИмпакт . 18 : 100216. Бибкод : 2020NanoI..1800216K . дои : 10.1016/j.impact.2020.100216 . ПМК 7080203 . ПМИД 32190784 .
- ^ Браун Э.Э., Ху Д., Абу Лаил Н., Чжан Х (апрель 2013 г.). «Потенциал нанокристаллических нанокомпозитов целлюлоза-фибрин для применения искусственных сосудистых трансплантатов». Биомакромолекулы . 14 (4): 1063–1071. дои : 10.1021/bm3019467 . ПМИД 23421631 .
- ^ Ли С, Ли PS (2017). «Разработка и применение прозрачной проводящей наноцеллюлозной бумаги» . Наука и технология перспективных материалов . 18 (1): 620–633. Бибкод : 2017STAdM..18..620L . дои : 10.1080/14686996.2017.1364976 . ПМК 5613913 . ПМИД 28970870 .
- ^ Перейти обратно: а б Юнг Ю.Х., Чанг Т.Х., Чжан Х., Яо С., Чжэн К., Ян В.В. и др. (май 2015 г.). «Высокопроизводительная зеленая гибкая электроника на основе биоразлагаемой целлюлозной нанофибрилловой бумаги» . Природные коммуникации . 6 : 7170. Бибкод : 2015NatCo...6.7170J . дои : 10.1038/ncomms8170 . ПМЦ 4455139 . ПМИД 26006731 .
- ^ Тайпале Т., Остерберг М., Нюканен А., Руоколайнен Дж., Лайне Дж. (2010). «Влияние микрофибриллированной целлюлозы и мелочи на дренаж суспензии крафт-целлюлозы и прочность бумаги». Целлюлоза . 17 (5): 1005–1020. дои : 10.1007/s10570-010-9431-9 . S2CID 137591806 .
- ^ Эриксен О., Сиверуд К., Грегерсен О.В. (2008). «Использование микрофибриллированной целлюлозы, полученной из крафт-целлюлозы, в качестве усилителя прочности бумаги ТМП». Северный журнал исследований целлюлозно-бумажной промышленности . 23 (3): 299–304. doi : 10.3183/npprj-2008-23-03-p299-304 . S2CID 139009497 .
- ^ Ахола С., Остерберг М., Лайн Дж. (2007). «Целлюлозные нанофибриллы - адсорбция поли(амидамин) эпихлоргидрином, изученная с помощью QCM-D, и применение в качестве добавки, повышающей прочность бумаги». Целлюлоза . 15 (2): 303–314. дои : 10.1007/s10570-007-9167-3 . S2CID 136939100 .
- ^ Перейти обратно: а б Сиверуд К, Стениус П (2008). «Прочность и барьерные свойства пленок МФЦ». Целлюлоза . 16 : 75–85. дои : 10.1007/s10570-008-9244-2 . S2CID 136647719 .
- ^ Перейти обратно: а б Аулин С., Геллстедт М., Линдстрем Т. (2010). «Кислородные и масляные барьерные свойства микрофибриллированных целлюлозных пленок и покрытий». Целлюлоза . 17 (3): 559–574. дои : 10.1007/s10570-009-9393-y . S2CID 137623000 .
- ^ Лавуан Н., Деслож И., Дюфрен А., Брас Дж. (октябрь 2012 г.). «Микрофибриллированная целлюлоза - ее барьерные свойства и применение в целлюлозных материалах: обзор». Углеводные полимеры . 90 (2): 735–764. дои : 10.1016/j.carbpol.2012.05.026 . ПМИД 22839998 .
- ^ Миссум К., Мартойя Ф., Бельгасем М.Н., Брас Дж. (2013). «Влияние добавки химически модифицированной нанофибриллированной целлюлозы на свойства материалов на основе волокон». Технические культуры и продукты . 48 : 98–105. дои : 10.1016/j.indcrop.2013.04.013 .
- ^ Перейти обратно: а б с Кумар В., Эльфвинг А., Койвула Х., Боусфилд Д., Тойвакка М. (30 марта 2016 г.). «Покрытия из целлюлозных нановолокон, обработанные методом рулонной обработки». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 55 (12): 3603–3613. doi : 10.1021/acs.iecr.6b00417 . ISSN 0888-5885 .
- ^ Перейти обратно: а б Лавуан Н., Деслож И., Дюфрен А., Брас Дж. (апрель 2014 г.). «Влияние различных процессов нанесения покрытия из микрофибриллированной целлюлозы на механические и барьерные свойства бумаги». Журнал материаловедения . 49 (7): 2879–2893. Бибкод : 2014JMatS..49.2879L . дои : 10.1007/s10853-013-7995-0 . ISSN 0022-2461 . S2CID 137327179 .
- ^ Мусави С.М., Баусфилд Д. (2016). «Целлюлозные нановолокна с более высоким содержанием твердых веществ в качестве материала покрытия для улучшения структуры и барьерных свойств картона». Материалы конференции TAPPI : 1–7.
- ^ Беневенти Д., Чаусси Д., Куртиль Д., Золин Л., Гербальди К., Пенацци Н. (09.07.2014). «Высокопористая бумага, наполненная микрофибриллированной целлюлозой путем нанесения покрытия распылением на влажные подложки» . Исследования в области промышленной и инженерной химии . 53 (27): 10982–10989. дои : 10.1021/ie500955x . ISSN 0888-5885 .
- ^ Киннунен-Раудаскоски К (2014). «Тонкие покрытия бумаги пенопластом» . Журнал ТАППИ . 13 (7): 9–19. дои : 10.32964/TJ13.7.9 .
- ^ «Микрофибриллированная целлюлоза в барьерных покрытиях» . Октябрь 2019 года . Проверено 27 января 2020 г.
- ^ «Нити наноцеллюлозы прочнее паучьего шелка» . 17 октября 2018 года . Проверено 29 июня 2020 г.
- ^ Алвес Л., Ферраз Э., Гамелас Х.А. (октябрь 2019 г.). «Композиты нанофибриллированной целлюлозы с глинистыми минералами: обзор». Достижения в области коллоидной и интерфейсной науки . 272 : 101994. doi : 10.1016/j.cis.2019.101994 . ПМИД 31394436 . S2CID 199507603 .
- ^ Алвес Л., Ферраз Э., Гамелас Х.А. (5 августа 2015 г.). «Композитные пленки на основе наноцеллюлозы и минералов наноглины как высокопрочные материалы с газобарьерными способностями: ключевые моменты и проблемы» . Биоресурсы . 10 (4): 6310–6313. дои : 10.15376/biores.10.4.6310-6313 . hdl : 10400.26/38419 . ISSN 1930-2126 .
- ^ Гомес Х.К., Серпа А., Веласкес-Кок Дж., Ганьян П., Кастро С., Велес Л. и др. (01.06.2016). «Растительная наноцеллюлоза в пищевой науке: обзор». Пищевые гидроколлоиды . 57 : 178–186. doi : 10.1016/j.foodhyd.2016.01.023 . ISSN 0268-005X .
- ^ Джанари К., Сиверуд К., Стениус П. (2011). «Эмульсии, стабилизированные микрофибриллированной целлюлозой: влияние гидрофобизации, концентрация и соотношение масло/масса». Дисперсионная наука и технология . 32 (3): 447–452. дои : 10.1080/01932691003658942 . S2CID 98317845 .
- ^ Лиф А., Стенстад П., Сиверуд К., Ниден М., Холмберг К. (декабрь 2010 г.). «Дизельные эмульсии Фишера-Тропша, стабилизированные микрофибриллированной целлюлозой и неионогенными поверхностно-активными веществами». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 352 (2): 585–592. Бибкод : 2010JCIS..352..585L . дои : 10.1016/j.jcis.2010.08.052 . ПМИД 20864117 .
- ^ Сиверуд К., Кирсебом Х., Хаджизаде С., Чинга-Карраско Г. (декабрь 2011 г.). «Сшивание нанофибрилл целлюлозы для создания потенциальных эластичных криоструктурированных гелей» . Письма о наномасштабных исследованиях . 6 (1): 626. Бибкод : 2011NRL.....6..626S . дои : 10.1186/1556-276X-6-626 . ПМК 3260332 . ПМИД 22152032 .
- ^ Гранберг Х., Хоканссон К., Фолл А., Вогберг П. (5–8 мая 2019 г.). Электроактивная бумага, пленки, нити, аэрогели и гидрогели для реализации будущего биоэлектроники . Индианаполис, США: TAPPI Press. п. идентификатор статьи PF4.1.
- ^ Мальти А., Эдберг Дж., Гранберг Х., Хан З.У., Андреасен Дж.В., Лю X и др. (февраль 2016 г.). «Органический смешанный ионно-электронный проводник для силовой электроники» . Передовая наука . 3 (2): 1500305. doi : 10.1002/advs.201500305 . ПМК 5063141 . ПМИД 27774392 .
- ^ Хамеди М.М., Хаджян А., Фолл А.Б., Хоканссон К., Салайкова М., Лунделл Ф. и др. (март 2014 г.). «Высокопроводящие, прочные нанокомпозиты на основе водных дисперсий одностенных углеродных нанотрубок с добавлением наноцеллюлозы». АСУ Нано . 8 (3): 2467–2476. дои : 10.1021/nn4060368 . ПМИД 24512093 .
- ^ Эрландссон Дж., Лопес Дуран В., Гранберг Х., Сандберг М., Ларссон П.А., Вогберг Л. (01 декабря 2016 г.). «Макро- и мезопористые наноцеллюлозные шарики для использования в устройствах накопления энергии». Прикладные материалы сегодня . 5 : 246–254. дои : 10.1016/j.apmt.2016.09.008 . ISSN 2352-9407 .
- ^ Перейти обратно: а б Нистрем Г., Марэ А., Карабулут Э., Вогберг Л., Куи Ю., Хамеди М.М. (май 2015 г.). «Самособираемые трехмерные и сжимаемые встречно-штыревые тонкопленочные суперконденсаторы и батареи» . Природные коммуникации . 6 : 7259. Бибкод : 2015NatCo...6.7259N . дои : 10.1038/ncomms8259 . ПМЦ 4458871 . ПМИД 26021485 .
- ^ Ву С, Ван AC, Дин W, Го Х, Ван ZL (2019). «Трибоэлектрический наногенератор: основа энергетики новой эры» . Передовые энергетические материалы . 9 (1): 1802906. Бибкод : 2019AdEnM...902906W . дои : 10.1002/aenm.201802906 . ISSN 1614-6840 .
- ^ Грей Д.Г., Му X (ноябрь 2015 г.). «Хиральная нематическая структура суспензий и пленок нанокристаллов целлюлозы; поляризованный свет и атомно-силовая микроскопия» . Материалы . 8 (11): 7873–7888. Бибкод : 2015Mate....8.7873G . дои : 10.3390/ma8115427 . ПМЦ 5458898 . ПМИД 28793684 .
- ^ Тойвонен М.С., Онелли О.Д., Джакучи Г., Ловикка В., Рохас О.Дж., Иккала О. и др. (апрель 2018 г.). «Аномальная яркость, обусловленная диффузией, в мембранах нанофибрилл белой целлюлозы» . Продвинутые материалы . 30 (16): e1704050. Бибкод : 2018AdM....3004050T . дои : 10.1002/adma.201704050 . ПМИД 29532967 .
- ^ Заявка WO 2016174104 A1 , Dandekar T, «Модифицированная бактериальная наноцеллюлоза и ее использование в чиповых картах и медицине», опубликована 3 ноября 2016 г., передана Университету Юлиуса-Максимилиана Вюрцбурга.
- ^ US 9222174 , Garner A, «Ингибитор коррозии, содержащий нанокристаллы целлюлозы и нанокристаллы целлюлозы в сочетании с ингибитором коррозии», выданный 29 декабря 2015 г., передан компании Nanohibitor Technology Inc.
- ^ US 9359678 , Гарнер А, «Использование заряженных нанокристаллов целлюлозы для ингибирования коррозии и содержащей их композиции, ингибирующей коррозию», выданный 7 июня 2016 г., передан компании Nanohibitor Technology Inc.
- ^ Кокконен М., Нело М., Лииматайнен Х., Уккола Дж., Терво Н., Мюллюмяки С. и др. (7 февраля 2022 г.). «Композитные материалы на основе древесины для сверхлегких линзовых антенн в системах 6G» . Достижения в области материалов . 3 (3): 1687–1694. дои : 10.1039/D1MA00644D . S2CID 245723621 .
