stringtranslate.com

Наноцеллюлоза

Наноцеллюлоза

Наноцеллюлоза — это термин, обозначающий наноструктурированную целлюлозу. Это может быть либо нанокристалл целлюлозы (CNC или NCC), целлюлозные нановолокна (CNF), также называемые нанофибриллированной целлюлозой (NFC), либо бактериальная наноцеллюлоза , которая относится к наноструктурированной целлюлозе, производимой бактериями.

CNF представляет собой материал, состоящий из наноразмерных целлюлозных фибрилл с высоким соотношением сторон (отношение длины к ширине). Типичная ширина фибрилл составляет 5–20 нанометров с широким диапазоном длин, обычно несколько микрометров . Он псевдопластичен и проявляет тиксотропию — свойство некоторых гелей или жидкостей , которые при нормальных условиях являются густыми (вязкими), но становятся менее вязкими при встряхивании или взбалтывании. Когда силы сдвига устраняются, гель восстанавливает большую часть своего исходного состояния. Фибриллы выделяют из любого источника, содержащего целлюлозу, включая древесные волокна ( волокна целлюлозы ), посредством ударной гомогенизации под высоким давлением, высокой температурой и высокой скоростью , измельчения или микрофлюидизации (см. производство ниже). [1] [2] [3]

Наноцеллюлозу также можно получить из нативных волокон путем кислотного гидролиза, в результате чего образуются высококристаллические и жесткие наночастицы, которые короче (от 100 до 1000 нанометров), чем нанофибриллы целлюлозы (CNF), полученные путем гомогенизации, микрофлюидизации или измельчения. Полученный материал известен как нанокристалл целлюлозы (CNC). [4]

Нанохитин по своей наноструктуре похож на наноцеллюлозу.

История и терминология

Терминология «микрофибриллированная /наноцеллюлоза» или (MFC) была впервые использована Турбаком, Снайдером и Сандбергом в конце 1970-х годов в лабораториях ITT Rayonier в Уиппани, штат Нью-Джерси , для описания продукта, приготовленного в виде материала гелевого типа путем пропускания древесной массы через Gaulin. типа гомогенизатора молока при высоких температурах и высоких давлениях с последующим ударом выброса о твердую поверхность. [5]

Эта терминология впервые появилась публично в начале 1980-х годов, когда ITT Rayonier получил ряд патентов и публикаций о новом составе вещества наноцеллюлозы. [6] В более поздней работе Ф.В. Херрик из лаборатории ITT Rayonier Eastern Research Division (ERD) в Уиппани также опубликовал работу по изготовлению геля в форме сухого порошка. [7] Компания Rayonier производит очищенную целлюлозу. [8] [9] [10] Rayonier предоставил бесплатную лицензию всем, кто хотел использовать это новое использование целлюлозы. Компания Rayonier никогда не стремилась к расширению масштабов деятельности. Скорее, Турбак и др. преследуемые цели: 1) поиск новых применений МФЦ/наноцеллюлозы. Они включали использование МФЦ в качестве загустителя и связующего в пищевых продуктах, косметике, производстве бумаги, текстиля, нетканых материалов и т. д., а также 2) оценка набухания и других методов снижения энергетических затрат для производства МФЦ/наноцеллюлозы. [11] 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 . [7]

В середине 1990-х годов группа Танигучи и его коллег, а затем Яно и его коллег продолжила эту работу в Японии. [12]

Производство

Наноцеллюлоза, которую также называют нановолокнами целлюлозы (CNF), микрофибриллированной целлюлозой (MFC) или нанокристаллами целлюлозы (CNC), может быть получена из любого исходного материала целлюлозы, включая сельскохозяйственные отходы, включая рисовую шелуху, хлопок, кокосовую шелуху и водоросли; но обычно используется древесная целлюлоза . [13] [14]

Фибриллы наноцеллюлозы можно изолировать от древесных волокон с помощью механических методов, которые подвергают целлюлозу воздействию высоких сил сдвига, разрывая более крупные древесные волокна на нановолокна. Для этой цели можно использовать гомогенизаторы высокого давления, измельчители или микрофлюидизаторы. [ нужна цитация ] Гомогенизаторы используются для расслаивания клеточных стенок волокон и высвобождения наноразмерных фибрилл. Этот процесс потребляет очень большое количество энергии, и значения более 30 МВтч/ тонну не являются редкостью. [ нужна цитата ]

Для решения этой проблемы иногда используются ферментативная/механическая предварительная обработка [15] и введение заряженных групп, например, посредством карбоксиметилирования [16] или окисления, опосредованного TEMPO . [17] Такая предварительная обработка может снизить потребление энергии ниже 1 МВтч/тонну. [18] «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. [19] [20] Функционализированные нановолокна, полученные с помощью нитроокисления, оказались отличным субстратом для удаления примесей ионов тяжелых металлов, таких как свинец , [21] кадмий , [22] и уран . [23]

ЧНК представляют собой стержневидные высококристаллические частицы (относительный показатель кристалличности более 75%) прямоугольного сечения. Они образуются в результате кислотного гидролиза натуральных целлюлозных волокон, обычно с использованием серной или соляной кислоты . Аморфные срезы нативной целлюлозы гидролизуются, и после тщательного расчета времени кристаллические срезы можно извлечь из кислого раствора центрифугированием и промыванием. Их размеры зависят от исходного материала нативной целлюлозы, времени и температуры гидролиза. [24]

Наночастицы карбоксицеллюлозы сферической формы, полученные обработкой азотно - фосфорной кислотой , стабильны в дисперсии в неионной форме. [25] В апреле 2013 года о прорывах 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 Первом международном симпозиуме 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. [26]

Показан химико-механический процесс производства наноцеллюлозы из хлопкового линта производительностью 10 кг в сутки. [27]

Структура и свойства

АСМ-изображение высоты карбоксиметилированной наноцеллюлозы, адсорбированной на поверхности кремнезема. Площадь сканируемой поверхности составляет 1 мкм 2 .

Размеры и кристалличность

Ультраструктура наноцеллюлозы, полученной из различных источников, широко изучена. Такие методы, как просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), атомно-силовая микроскопия (АСМ), широкоугольное рассеяние рентгеновских лучей (WAXS), дифракция рентгеновских лучей под малым углом падения и твердотельная магия кросс-поляризации 13 C. угловое вращение (CP/MAS), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и спектроскопия использовались для характеристики морфологии обычно высушенной наноцеллюлозы. [28]

Сочетание микроскопических методов с анализом изображений может предоставить информацию о ширине фибрилл; определить длину фибрилл сложнее из-за перепутывания и трудностей в идентификации обоих концов отдельных нанофибрилл. [29] [30] [ нужна страница ] Кроме того, суспензии наноцеллюлозы могут быть неоднородными и состоять из различных структурных компонентов, включая нанофибриллы целлюлозы и пучки нанофибрилл. [31]

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. [15] 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. [32]

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. [16] Группа Isogai сообщила о ширине фибрилл 3–5 нм для TEMPO-окисленной целлюлозы с плотностью заряда 1,5 мэкв./г. [33]

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. . [34] 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%. [34]

Вязкость

Исследована реология дисперсий наноцеллюлозы . [35] [15] и показали, 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%) [15] по сравнению с результатами для ЧПУ (102 Па при концентрации 3%). [35] 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. [15]

Механические свойства

Кристаллическая целлюлоза имеет жесткость около 140–220 ГПа, что сравнимо с жесткостью кевлара и выше, чем у стекловолокна, оба из которых коммерчески используются для армирования пластмасс. Пленки из наноцеллюлозы обладают высокой прочностью (более 200  МПа ), высокой жесткостью (около 20  ГПа ) [36] , но отсутствием высокой деформации [ необходимо уточнение ] (12%). Соотношение прочности и веса в 8 раз выше, чем у нержавеющей стали. [37] Волокна из наноцеллюлозы обладают высокой прочностью (до 1,57 ГПа) и жесткостью (до 86 ГПа). [38]

Барьерные свойства

В полукристаллических полимерах кристаллические области считаются газонепроницаемыми. Из-за относительно высокой кристалличности [34] 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. [33] [39] [40] Хотя число 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%. [39] В аналогичном исследовании сообщалось о более чем 700-кратном уменьшении кислородной проницаемости пленки полилактида (PLA) при добавлении слоя наноцеллюлозы к поверхности PLA. [33]

Исследовано влияние плотности и пористости пленки наноцеллюлозы на кислородопроницаемость пленки. [41] Некоторые авторы сообщили о значительной пористости в пленках наноцеллюлозы, [42] [36] [43] , что, по-видимому, противоречит свойствам высокого кислородного барьера, тогда как Aulin et al. [39] измерили плотность пленки наноцеллюлозы, близкую к плотности кристаллической целлюлозы (кристаллическая структура Iß целлюлозы, 1,63 г/см 3 ) [44] , 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. [45]

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 на наноуровне. Кинетику адсорбции, а также степень набухания можно измерить в режиме реального времени и без использования меток. [46] [47]

Жидкие кристаллы, коллоидные стекла и гидрогели.

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. [48] ​​Жидкие кристаллы наноцеллюлозы являются левосторонними из-за правостороннего поворота на уровне частиц. [49] Фазовое поведение наноцеллюлозы подвержено скринингу ионного заряда . Увеличение ионной силы приводит к задержанию дисперсий наноцеллюлозы в притягивающих стеклах. [50] При дальнейшем увеличении ионной силы наноцеллюлозы агрегируют в гидрогели . [51] Взаимодействия внутри наноцеллюлозы слабые и обратимые, поэтому суспензии и гидрогели наноцеллюлозы самовосстанавливаются и могут применяться в качестве инъекционных материалов [52] или чернил для 3D-печати . [53]

Объемные пены и аэрогели

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. [54] 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.
2технологии сушки. В качестве пористых шаблонов можно использовать аэрогели и пены. [55] [56] 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. [57] ЧПУ также могут превращаться в гель в воде под воздействием ультразвука малой мощности, что приводит к образованию аэрогелей с самой высокой заявленной площадью поверхности (> 600 м2 / г) и наименьшей усадкой во время сушки (6,5%) целлюлозных аэрогелей. [56] В другом исследовании Аулина и др. [58] было продемонстрировано образование структурированных пористых аэрогелей наноцеллюлозы путем сушки вымораживанием. 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 сублимационной сушки целлюлозы, вырабатываемой штаммами бактерий Gluconobacter , которые биосинтезируют открытые пористые сети целлюлозных волокон с относительно большим количеством диспергированных внутри нанофибрилл. Олссон и др. [59] продемонстрировали, что эти сетки могут быть дополнительно пропитаны предшественниками гидроксидов/оксидов металлов, которые легко трансформируются 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

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. [60] [61] Наноцеллюлозы уменьшают натяжение на границе раздела масло-вода [62] , 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. [63] Капли эмульсии даже остаются стабильными в желудке человека и сопротивляются желудочному липолизу , тем самым задерживая всасывание липидов и насыщение. [64] [65] В отличие от эмульсий, нативные наноцеллюлозы, как правило, не подходят для стабилизации пен по Пикерингу, что объясняется преимущественно гидрофильными поверхностными свойствами, что приводит к неблагоприятному углу смачивания ниже 90° (они предпочтительно смачиваются водная фаза). [66] Используя гидрофобные модификации поверхности или прививку полимера, гидрофобность поверхности и контактный угол наноцеллюлозы могут быть увеличены, что позволяет также стабилизировать пены по методу Пикеринга. [67] Путем дальнейшего увеличения гидрофобности поверхности можно получить обратные эмульсии вода в масле, что означает угол смачивания выше 90°. [68] [69] Далее было продемонстрировано, что наноцеллюлозы могут стабилизировать эмульсии вода в воде в присутствии двух несовместимых водорастворимых полимеров. [70]

Пластина из целлюлозного нановолокна (CNFP)

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». [71] 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. [71]

Модификация поверхности

Модификации поверхности наноцеллюлозы в настоящее время уделяется большое внимание. [72] 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. [73]

Аспекты безопасности

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. [74]

Возможные применения

Нанокристаллы целлюлозы самоорганизуются в биорадужные блестки.

Свойства наноцеллюлозы (например, механические свойства, пленкообразующие свойства, вязкость и т. д.) делают ее интересным материалом для многих применений. [75]

Нанокристаллы целлюлозы самоорганизуются в частицы блестящего пигмента RGB.
Схема переработки наноцеллюлозы [76]
GaAs- электроника на наноцеллюлозной подложке [77]

Бумага и картон

Гибкий солнечный элемент на наноцеллюлозной подложке

Ожидается, что в области производства бумаги и картона наноцеллюлозы повысят прочность связи между волокнами и, следовательно, окажут сильное упрочняющее действие на бумажные материалы. [78] [79] [80] Наноцеллюлоза может быть полезна в качестве барьера в жиронепроницаемой бумаге и в качестве добавки к мокрой части для улучшения удержания, прочности в сухом и влажном состоянии в товарных типах бумаги и картона. [81] [82] [83] [84] Было показано, что нанесение УНВ в качестве материала покрытия на поверхность бумаги и картона улучшает барьерные свойства, особенно воздухостойкость [85] и устойчивость к жиру/маслу. [85] [86] [87] Он также улучшает структурные свойства картона (более гладкая поверхность). [88] 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 покрытия, используемых для поверхностного нанесения МФЦ на бумагу/картон, являются покрытие стержнем, [87] клеильным прессом, [86] нанесение покрытия распылением, [89] нанесение пенопласта [90] и нанесение покрытия с помощью щелевой матрицы. [85] Также изучаются возможности нанесения на мокрую поверхность минеральных пигментов и смеси МФЦ для улучшения барьерных, механических и печатных свойств картона. [91]

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 . [77]

Композитный

Как описано выше, свойства наноцеллюлозы делают ее интересным материалом для армирования пластмасс. Наноцеллюлозу можно сплести в нити, которые прочнее и жестче паучьего шелка. [92] [93] Сообщалось, что наноцеллюлоза улучшает механические свойства термореактивных смол, матриц на основе крахмала , соевого белка , каучукового латекса , полилактида . Гибридные композиты нанофибрилл целлюлозы и минералов глины обладают интересными механическими, газобарьерными и огнезащитными свойствами. [94] Композиционные материалы могут использоваться в качестве покрытий и пленок, [95] красок, пенопластов, упаковки.

Еда

Наноцеллюлозу можно использовать в качестве низкокалорийной замены углеводных добавок, используемых в качестве загустителей, носителей вкуса и стабилизаторов суспензии в самых разных пищевых продуктах. [96] Он полезен для производства начинок, чипсов, вафель, супов, подливок, пудингов и т. д. Пищевое применение обусловлено реологическим поведением наноцеллюлозного геля.

Гигиенические и впитывающие средства

Приложения 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 цитата ]

Эмульсия и дисперсия

Наноцеллюлоза имеет потенциальное применение в общей области применения эмульсий и дисперсий в других областях. [97] [98]

Медицинские, косметические и фармацевтические

Было предложено использование наноцеллюлозы в косметике и фармацевтике:

Биоэлектроника и хранение энергии

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. [100] Например, наноцеллюлоза, смешанная с проводящими полимерами, такими как PEDOT:PSS, демонстрирует синергетический эффект, приводящий к необычной [101] смешанной электронной и ионной проводимости, что важно для приложений хранения энергии . Нити, скрученные из смеси наноцеллюлозы и углеродных нанотрубок , обладают хорошей проводимостью и механическими свойствами. [102] Наноцеллюлозные аэрогели, украшенные углеродными нанотрубками, можно превратить в надежные сжимаемые трехмерные суперконденсаторы . [103] [104] Структуры из наноцеллюлозы можно превратить в трибоэлектрические генераторы на биологической основе [105] и сенсоры .

Цветные материалы на биологической основе

Нанокристаллы целлюлозы показали возможность самоорганизации в хиральные нематические структуры [106] с радужными цветами, зависящими от угла. Таким образом, можно производить пигменты и блестки полностью на биологической основе, пленки, в том числе с блестками, имеющие металлический блеск и занимающие меньше места по сравнению с альтернативами на основе ископаемого топлива.

Другие потенциальные применения

Коммерческое производство

Хотя древесная наноцеллюлоза была впервые произведена в 1983 году Херриком [7] и Турбаком [6] , ее коммерческое производство было отложено до 2010 года, главным образом из-за высокого энергопотребления и высокой стоимости производства. В 2010 году компания Innventia AB (Швеция) создала первый пилотный завод по производству наноцеллюлозы. [111] В число компаний и научно-исследовательских институтов, активно производящих микро- и нанофибриллированную целлюлозу, входят: American Process (США), Borregaard (Норвегия), CelluComp (Великобритания), Chuetsu Pulp and Paper. (Япония), CTP/FCBA (Франция), Daicel (Япония), Dai-ichi Kyogo (Япония), Empa (Швейцария), FiberLean Technologies (Великобритания), InoFib (Франция), Nano Novin Polymer Co. (Иран), Nippon Paper (Япония), Norske Skog (Норвегия), Oji Paper (Япония), RISE (Швеция), SAPPI (Нидерланды), Seiko PMC (Япония), Stora Enso (Финляндия), Sugino Machine (Япония), Suzano (Бразилия), Tianjin Haojia Cellulose Co. Ltd (Китай), Университет штата Мэн (США), UPM (Финляндия), Лаборатория лесных продуктов США (США), VTT (Финляндия) и Weidmann Fiber Technology (Швейцария). [112] В число компаний и научно-исследовательских институтов, активно производящих нанокристаллы целлюлозы, входят: Alberta Innovates (Канада), American Process (США), Blue Goose Biorefineries (Канада), CelluForce (Канада), FPInnovations (Канада), Hangzhou Yeuha Technology Co. (Китай). , Melodea (Израиль/Швеция), Sweetwater Energy (США), Tianjin Haojia Cellulose Co. Ltd (Китай) и US Forest Products Lab (США). [112] Компании и научно-исследовательские институты, активно производящие целлюлозные нити, включают: Kruger (Канада), Performance BioFilaments (Канада) и Tianjin Haojia Cellulose Co. Ltd (Китай). [112] Cellucomp (Шотландия) производит Curran , наноцеллюлозу на основе корнеплодов. [113]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чжу, Хунли; Ло, Вэй; Чесельский, Питер Н.; Фан, Чжицян; Чжу, JY; Хенрикссон, Гуннар; Химмель, Майкл Э.; Ху, Лянбин (2016). «Древесные материалы для зеленой электроники, биологических устройств и энергетики». Химические обзоры . 116 (16): 9305–9374. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00225. ПМИД  27459699.
  2. ^ Клемм, Дитер; Крамер, Фридерика; Мориц, Себастьян; Линдстрем, Том; Анкерфорс, Микаэль; Грей, Дерек; Доррис, Энни (2011). «Наноцеллюлозы: новое семейство природных материалов». Angewandte Chemie, международное издание . 50 (24): 5438–5466. дои : 10.1002/anie.201001273. ПМИД  21598362.
  3. ^ Хабиби, Юсеф (2014). «Ключевые достижения в химической модификации наноцеллюлоз». Обзоры химического общества . 43 (5): 1519–1542. дои : 10.1039/C3CS60204D. ПМИД  24316693.
  4. ^ Пэн Б.Л., Дхар Н., Лю Х.Л., Там К.К. (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.
  5. ^ Калия, Сушил; Кейт, бакалавр наук; Каур, Индерджит, ред. (2011). Целлюлозные волокна: био- и нанополимерные композиты. дои : 10.1007/978-3-642-17370-7. ISBN 978-3-642-17369-1.
  6. ^ аб Турбак, А.Ф.; Ф. В. Снайдер; К. Р. Сандберг (1983). «Микрофибриллированная целлюлоза, новый целлюлозный продукт: свойства, использование и коммерческий потенциал». В А. Сарко (ред.). Материалы девятой конференции по целлюлозе . Симпозиумы по прикладным полимерам, 37 . Нью-Йорк: Уайли. стр. 815–827. ISBN 0-471-88132-5.
  7. ^ abc Херрик, ФРВ; Р. Л. Казебье; Дж. К. Гамильтон; К. Р. Сандберг (1983). «Микрофибриллированная целлюлоза: морфология и доступность». В А. Сарко (ред.). Материалы девятой конференции по целлюлозе . Симпозиумы по прикладным полимерам, 37 . Нью-Йорк: Уайли. стр. 797–813. ISBN 0-471-88132-5.
  8. ^ Турбак, А. Ф., Ф. В. Снайдер и К. Р. Сандберг, 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
  9. ^ Херрик, ФРВ; Казебье, Род-Айленд; Гамильтон, Дж. К.; Сандберг, КР (январь 1983 г.). «Микрофибриллированная целлюлоза: морфология и доступность». Дж. Прил. Полим. наук: Прикл. Полим. Симп.; (Соединенные Штаты) . 37 . ОСТИ  5039044.
  10. ^ «Рождение наноцеллюлозы».
  11. ^ Турбак, А. Ф., Снайдер, Ф. В. и Сандберг, 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.
  12. ^ Берглунд, Ларс (2005). «Нанокомпозиты на основе целлюлозы». В АК Моханти; М. Мисра; Л. Дрзал (ред.). Натуральные волокна, биополимеры и биокомпозиты . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. стр. 807–832. ISBN 978-0-8493-1741-5.
  13. ^ Эль-Ашаби, Мунир; Кассаб, Зинеб; Абулкас, Адиль; Гайяр, Седрик; Баракат, Абделлатиф (01 января 2018 г.). «Повторное использование отходов красных водорослей для производства нанокристаллов целлюлозы и их применение в полимерных нанокомпозитах». Международный журнал биологических макромолекул . 106 : 681–691. doi : 10.1016/j.ijbiomac.2017.08.067. ISSN  0141-8130.
  14. ^ Аббаси, Алиреза; Махтуми, Яшар; Ву, Юди; Чен, Банда (01 июня 2024 г.). «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.
  15. ^ abcde Pääkkö, М.; М. Анкерфорс; Х. Косонен; А. Нюканен; С. Ахола; М. Остерберг; Й. Руоколайнен; Дж. Лейн; П.Т. Ларссон; О. Иккала; Т. Линдстрем (2007). «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.
  16. ^ аб Вогберг, Ларс; Геро Дешер; Магнус Норгрен; Том Линдстрем; Микаэль Анкерфорс; Карл Акснес (2008). «Построение полиэлектролитных мультислоев микрофибриллированной целлюлозы и катионных полиэлектролитов». Ленгмюр . 24 (3): 784–795. дои : 10.1021/la702481v. ПМИД  18186655.
  17. ^ «Премия Маркуса Валленберга: 2015 - Акира Исогай, Цугуюки Сайто, Япония, и Ёсихару Нисияма, Франция». mwp.org/ . Проверено 23 января 2018 г.
  18. ^ Линдстрем, Том; Микаэль Анкерфорс (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.
  19. ^ Шарма, Приянка Р.; Джоши, Ритика; Шарма, Сунил К.; Сяо, Бенджамин С. (2017). «Простой подход к получению нановолокон карбоксицеллюлозы из необработанной биомассы». Биомакромолекулы . 18 (8): 2333–2342. doi : 10.1021/acs.biomac.7b00544. ПМИД  28644013.
  20. ^ Шарма, PR; Чжэн, Б.; Сунил К.,С.; Жан С.; Ван Р.; Бхатия С., Р.; Бенджамин С., Х. (2018). «Карбоксицеллюлозные нановолокна с высоким аспектным соотношением, полученные методом нитроокисления, и их свойства нанобумаги». ACS Прикладные наноматериалы . 1 (8): 3969–3980. doi : 10.1021/acsanm.8b00744. S2CID  139513681.
  21. ^ Шарма, PR; Чаттопадхай, А.; Сунил К., С.; Лихонг Г.,С.; Бенджамин С., 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.
  22. ^ Шарма, PR; Чаттопадхьяй, А.; Сунил К., С.; Лихонг Г., С.; Насим А.; Даррен М.; Бенджамин С., Х. (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.
  23. ^ Шарма, PR; Чаттопадхьяй, А.; Сунил К., С.; Бенджамин С., Х. (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.
  24. ^ «Наноусы - обзор | Темы ScienceDirect» .
  25. ^ Шарма, PR; Верма, Эй Джей (2013). «Функциональные наночастицы, полученные из целлюлозы: разработка формы и размера 6-карбоксицеллюлозы». Химические коммуникации . 49 (78): 13885–13893. дои : 10.1039/c3cc44551h. ПМИД  23959448.
  26. ^ «Разработка водорослей для создания наноцеллюлозы из «чудо-материала» для биотоплива и многого другого» . newswise.com .
  27. ^ «Наноцеллюлоза - Исследовательская группа NaNo @ ICAR-CIRCOT, Мумбаи» .
  28. ^ Сиро, Иштван; Дэвид Плакетт (2010). «Микрофибриллированная целлюлоза и новые нанокомпозитные материалы: обзор». Целлюлоза . 17 (3): 459–494. doi : 10.1007/s10570-010-9405-y. S2CID  14319488.
  29. ^ Чинга-Карраско, Г.; Ю, Ю.; Дисеруд, О. (21 июля 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. PMID  21740618. S2CID  2010930.
  30. ^ 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.
  31. ↑ Чинга-Карраско, Г. (13 июня 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. 
  32. ^ Ли, Цинцин; Скотт Реннекар (6 января 2011 г.). «Характеристика супрамолекулярной структуры молекулярно тонких наночастиц целлюлозы I». Биомакромолекулы . 12 (3): 650–659. дои : 10.1021/bm101315y. ПМИД  21210665.
  33. ^ abc Фукузуми, Хаяка; Цугуюки Сайто; Тадахиса Ивата; Ёсиаки Кумамото; Акира Исогай (2009). «Прозрачные и газобарьерные пленки из целлюлозных нановолокон, полученные методом TEMPO-опосредованного окисления». Биомакромолекулы . 10 (1): 162–165. дои : 10.1021/bm801065u. ПМИД  19055320.
  34. ^ abc Аулин, Кристиан; Сюзанна Ахола; Питер Йозефссон; Такаси Нисино; Ясуо Хиросе; Моника Остерберг; Ларс Вогберг (2009). «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.
  35. ^ аб Тацуми, Дайсуке; Сатоши Исиока; Такаёси Мацумото (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 .
  36. ^ Аб Хенрикссон, Мариэль; Ларс А. Берглунд; Пер Исакссон; Том Линдстрем; Такаси Нишино (2008). «Целлюлозные нанобумажные конструкции высокой прочности». Биомакромолекулы . 9 (6): 1579–1585. дои : 10.1021/bm800038n . ПМИД  18498189.
  37. ^ abc «Почему древесная целлюлоза - новый чудо-материал в мире - технологии - 23 августа 2012 г.» . Новый учёный . Проверено 30 августа 2012 г.
  38. ^ Миттал, Н.; Ансари, Ф.; Гауда В., К.; Брузе, К.; Чен, П.; Ларссон, ПТ; Рот, СВ; Ланделл, Ф.; Вогберг, Л.; Котов Н.; Седерберг, Л.Д. (2018). «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.
  39. ^ abc Аулин, Кристиан; Микаэль Геллстедт; Том Линдстрем (2010). «Кислородные и масляные барьерные свойства микрофибриллированных целлюлозных пленок и покрытий». Целлюлоза . 17 (3): 559–574. doi : 10.1007/s10570-009-9393-y. S2CID  137623000.
  40. ^ Сиверуд, Кристин; Пер Стениус (2009). «Прочность и барьерные свойства пленок МФЦ». Целлюлоза . 16 (1): 75–85. дои : 10.1007/s10570-008-9244-2. S2CID  136647719.
  41. ^ Чинга-Карраско, Г.; Сиверуд К. (19 марта 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. 
  42. ^ Хенрикссон, Мариэль; Ларс Берглунд (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 ]
  43. ^ Сваган А.Дж., Самир М.А., Берглунд Л.А. (2007). «Биомиметические полисахаридные нанокомпозиты с высоким содержанием целлюлозы и высокой прочностью». Биомакромолекулы . 8 (8): 2556–2563. дои : 10.1021/bm0703160. ПМИД  17655354.
  44. ^ Дидденс, Имке; Бриджит Мерфи; Майкл Криш; Мартин Мюллер (2008). «Анизотропные упругие свойства целлюлозы, измеренные с помощью неупругого рассеяния рентгеновских лучей». Макромолекулы . 41 (24): 9755–9759. Бибкод : 2008MaMol..41.9755D. дои : 10.1021/ma801796u.
  45. ^ Тилеманс, Вим; Уорби, Калифорния; Уолш, Д.А. (2009). «Пермселективные наноструктурированные мембраны на основе нановискеров целлюлозы». Зеленая химия . 11 (4): 531–537. дои : 10.1039/b818056c.
  46. ^ Мохан, Тамилсельван; Нигельхелл, Катрин; Зарт, Синтия Саломао Пинту; Каргл, Руперт; Кестлер, Стефан; Рибич, Волкер; Хайнце, Томас; Спирк, Стефан; Стана-Кляйншек, Карин (10 ноября 2014 г.). «Запуск адсорбции белка на специально подобранных катионных целлюлозных поверхностях». Биомакромолекулы . 15 (11): 3931–3941. дои : 10.1021/bm500997s. ПМИД  25233035.
  47. ^ Вуорилуото, Майя; Орельма, Ханнес; Йоханссон, Лина-Сиско; Чжу, Баолей; Путанен, Микко; Вальтер, Андреас; Лайне, Янне; Рохас, Орландо Дж. (2015). «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): 5275–15286. doi : 10.1021/acs.jpcb.5b07628. ПМИД  26560798.
  48. ^ Револь, Ж.-Ф.; Брэдфорд, Х.; Гиассон, Дж.; Маршессо, Р.Х.; Грей, генеральный директор (июнь 1992 г.). «Геликоидное самоупорядочение микрофибрилл целлюлозы в водной суспензии». Международный журнал биологических макромолекул . 14 (3): 170–172. doi : 10.1016/S0141-8130(05)80008-X. ПМИД  1390450.
  49. ^ Нистрем, Густав; Аркари, Марио; Адамчик, Йозеф; Усов Иван; Мецценга, Рафаэле (26 июня 2018 г.). «Механизмы фрагментации наноцеллюлозы и инверсия хиральности от одиночной частицы к холестерической фазе». АСУ Нано . 12 (6): 5141–5148. arXiv : 1705.06620 . doi : 10.1021/acsnano.8b00512. PMID  29758157. S2CID  29165853.
  50. ^ Норденстрем, Малин; Фолл, Андреас; Нистрем, Густав; Вогберг, Ларс (26 сентября 2017 г.). «Формирование коллоидных наноцеллюлозных стекол и гелей». Ленгмюр . 33 (38): 9772–9780. doi : 10.1021/acs.langmuir.7b01832. ПМИД  28853581.
  51. ^ Берч, Паскаль; Изабеттини, Стефан; Фишер, Питер (11 декабря 2017 г.). «Ионно-индуцированное образование гидрогеля и нематическое упорядочение суспензий нанокристаллической целлюлозы». Биомакромолекулы . 18 (12): 4060–4066. doi : 10.1021/acs.biomac.7b01119. ПМИД  29028331.
  52. ^ Берч, Паскаль; Шнайдер, Ливия; Бовоне, Джованни; Тиббит, Марк В.; Фишер, Питер; Гштёль, Стефан (23 октября 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. PMID  31573787. S2CID  203638916.
  53. ^ Сикейра, Жилберто; Коккинис, Дмитрий; Либанори, Рафаэль; Хаусманн, Майкл К.; Глэдман, Амелия Сидни; Нилс, Антония; Тингаут, Филипп; Циммерманн, Таня; Льюис, Дженнифер А.; Стюдар, Андре Р. (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.
  54. ^ Сваган, Анна Дж.; Самир, Мой AS Азизи; Берглунд, Ларс А. (2008). «Биомиметические пены с высокими механическими характеристиками на основе наноструктурированных клеточных стенок, армированных нативными нанофибриллами». Передовые материалы . 20 (7): 1263–1269. дои : 10.1002/adma.200701215. S2CID  136370943.
  55. ^ Пяаккё, Марджо; Яана Вапаавуори; Риитта Силвеннойнен; Харри Косонен; Микаэль Анкерфорс; Том Линдстрем; Ларс А. Берглунд; Олли Иккала (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.
  56. ^ аб Хит, Линди; Тилеманс, В. (2010). «Целлюлозные нанонитевые аэрогели». Зеленая химия . 12 (8): 1448–1453. дои : 10.1039/c0gc00035c.
  57. ^ Сехаки, Уссин; Микаэла Салайкова; Ци Чжоу; Ларс А. Берглунд (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.
  58. ^ Аулин, Кристиан; Юлия Нетрваль; Ларс Вогберг; Том Линдстрем (2010). «Аэрогели из нанофибриллированной целлюлозы с регулируемой олеофобностью». Мягкая материя . 6 (14): 3298. Бибкод : 2010SMat....6.3298A. дои : 10.1039/c001939a.
  59. ^ Олссон, RT; Азизи Самир, MAS; Саласар-Альварес, Г.; Белова Л.; Стрём, В.; Берглунд, Луизиана; Иккала, О.; Ногес, Ж.; Гедде, UW (2010). «Создание гибких магнитных аэрогелей и жесткой магнитной нанобумаги с использованием нанофибрилл целлюлозы в качестве шаблонов». Природные нанотехнологии . 5 (8): 584–8. Бибкод : 2010NatNa...5..584O. дои : 10.1038/nnano.2010.155. ПМИД  20676090.
  60. ^ Калашникова, Ирина; Бизо, Эрве; Катала, Бернар; Капрон, Изабель (21 июня 2011 г.). «Новые эмульсии Пикеринга, стабилизированные нанокристаллами бактериальной целлюлозы». Ленгмюр . 27 (12): 7471–7479. дои : 10.1021/la200971f. ПМИД  21604688.
  61. ^ Калашникова, Ирина; Бизо, Эрве; Бертончини, Патрисия; Катала, Бернар; Капрон, Изабель (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.
  62. ^ Бергфройнд, Йотам; Сунь, Цияо; Фишер, Питер; Берч, Паскаль (2019). «Адсорбция заряженных анизотропных наночастиц на границе раздела масло-вода». Наномасштабные достижения . 1 (11): 4308–4312. Бибкод : 2019NanoA...1.4308B. дои : 10.1039/C9NA00506D . ПМЦ 9419606 . ПМИД  36134395. 
  63. ^ Бай, Лонг; Льв, Шаньшань; Сян, Вэньчао; Хуан, Сики; Макклементс, Дэвид Джулиан; Рохас, Орландо Дж. (ноябрь 2019 г.). «Эмульсии Пикеринга масло в воде посредством микрофлюидизации с нанокристаллами целлюлозы: 1. Формирование и стабильность». Пищевые гидроколлоиды . 96 : 699–708. doi : 10.1016/j.foodhyd.2019.04.038 .
  64. ^ Шойбле, Натали; Шаффнер, Йошка; Шумахер, Мануэль; Виндхаб, Эрих Дж.; Лю, Диан; Паркер, Хелен; Штейнгоеттер, Андреас; Фишер, Питер (30 мая 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.
  65. ^ Берч, Паскаль; Штейнгоеттер, Андреас; Арнольд, Мирта; Шойбле, Натали; Бергфройнд, Йотам; Феделе, Шахана; Лю, Диан; Паркер, Хелен Л.; Ланганс, Вольфганг; Рефельд, Йенс Ф.; Фишер, Питер (2022). «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 .
  66. ^ Берч, Паскаль; Аркари, Марио; Геу, Томас; Мецценга, Рафаэле; Нистрем, Густав; Фишер, Питер (12 ноября 2019 г.). «Разработка целлюлозных нанофибрилл для стабилизации границ раздела жидкостей». Биомакромолекулы . 20 (12): 4574–4580. doi : 10.1021/acs.biomac.9b01384. PMID  31714073. S2CID  207943524.
  67. ^ Цзинь, Хуаджин; Чжоу, Вэйчжэн; Цао, Цзянь; Стоянов Семен Д.; Блейденштайн, Теодор Б.Дж.; де Гроот, Питер В.Н.; Арнаудов Любен Н.; Пелан, Эдвард Г. (2012). «Суперстабильные пены, стабилизированные коллоидными частицами этилцеллюлозы». Мягкая материя . 8 (7): 2194–2205. Бибкод : 2012SMat....8.2194J. дои : 10.1039/c1sm06518a.
  68. ^ Ли, Кун-Янг; Блейкер, Джонни Дж.; Мураками, Ре; Хенг, Джерри YY; Бисмарк, Александр (8 января 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.
  69. ^ Сайдан, Дорра; Перрен, Эмили; Черхал, Фанч; Геллек, Флориан; Капрон, Изабель (28 июля 2016 г.). «Некоторые модификации нанокристаллов целлюлозы для функциональных эмульсий Пикеринга». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 374 (2072): 20150139. Бибкод : 2016RSPTA.37450139S. дои : 10.1098/rsta.2015.0139. ПМЦ 4920285 . ПМИД  27298429. 
  70. ^ Педдиредди, Картик Р.; Николай, Тако; Беняхия, Лажар; Капрон, Изабель (9 февраля 2016 г.). «Стабилизация эмульсий вода в воде наностержнями». Макробуквы ACS . 5 (3): 283–286. doi : 10.1021/acsmacrolett.5b00953. ПМИД  35614722.
  71. ^ Аб Гуань, Цин-Фан (2020). «Легкие, прочные и устойчивые объемные конструкционные материалы на основе целлюлозных нановолокон с низким коэффициентом термического расширения». Достижения науки . Американская ассоциация содействия развитию науки. 6 (18): eaaz1114. Бибкод : 2020SciA....6.1114G. doi : 10.1126/sciadv.aaz1114. ПМЦ 7195169 . ПМИД  32494670. 
  72. ^ Эйххорн, SJ; Дюфрен, А.; Арангурен, М.; Маркович, Н.Е.; Кападона-младший; Роуэн, С.Дж.; Ведер, К.; Тилеманс, В.; Роман, М.; Реннекар, С.; Гиндл, В.; Вейгель, С.; Кекес, Дж.; Яно, Х.; Абэ, М. Ноги, К.; Накагайто, АН; Мангалам, А.; Симонсен, Дж.; Бенайт, А.С.; Бисмарк, А.; Берглунд, Луизиана; Пейс, Т. (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.
  73. ^ Лабет, М.; Тилеманс, В. (2011). «Улучшение воспроизводимости химических реакций на поверхности нанокристаллов целлюлозы: ОВП е-капролактона на примере». Целлюлоза . 18 (3): 607–617. doi : 10.1007/s10570-011-9527-x. S2CID  93187820.
  74. ^ Вартиайнен, Дж.; Полер, Т.; Сирола, К.; Пюлкканен, Л.; Алениус, Х.; Хоккинен, Дж.; Таппер, У.; Лахтинен, П.; Капанен, А.; Путкисто, К.; Хиеккатайпале, К.; Эронен, П.; Руоколайнен, Дж.; Лаукканен, А. (2011). «Гигиенические и экологические аспекты трения измельчения и распылительной сушки микрофибриллированной целлюлозы». Целлюлоза . 18 (3): 775–786. doi : 10.1007/s10570-011-9501-7. S2CID  137455453.
  75. ^ Браун, Элви Э.; Ху, Дэхун; Абу Лаил, Нехал; Чжан, Сяо (2013). «Потенциал нанокристаллических нанокомпозитов целлюлоза-фибрин для применения искусственных сосудистых трансплантатов». Биомакромолекулы . 14 (4): 1063–71. дои : 10.1021/bm3019467. ПМИД  23421631.
  76. ^ Ли, Шаохуэй; Ли, Пуи Си (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. 
  77. ^ Аб Юнг, Йей Хван; Чанг, Цзы-Сюань; Чжан, Хуэйлун; Яо, Чуньхуа; Чжэн, Цифэн; Ян, Вина В.; Ми, Хонги; Ким, Мунхо; Чо, Санг Джун; Пак, Дон Ук; Цзян, Хао; Ли, Джухван; Цю, Ицзе; Чжоу, Вэйдун; Цай, Чжиюн; Гун, Шаоцинь; Ма, Чжэньцян (2015). «Высокопроизводительная зеленая гибкая электроника на основе биоразлагаемой целлюлозной нанофибрилловой бумаги». Природные коммуникации . 6 : 7170. Бибкод : 2015NatCo...6.7170J. doi : 10.1038/ncomms8170. ПМЦ 4455139 . ПМИД  26006731. 
  78. ^ Тайпале, Т.; Остерберг, М.; Нюканен, А.; Руоколайнен, Дж.; Лейн, Дж. (2010). «Влияние микрофибриллированной целлюлозы и мелочи на дренаж суспензии крафт-целлюлозы и прочность бумаги». Целлюлоза . 17 (5): 1005–1020. doi : 10.1007/s10570-010-9431-9. S2CID  137591806.
  79. ^ 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.
  80. ^ Ахола, С.; Остерберг, М.; Лейн, 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. doi : 10.1007/s10570-007-9167-3. S2CID  136939100.
  81. ^ Сиверуд, К.; Стениус, П. (2008). «Прочность и барьерные свойства пленок МФЦ». Целлюлоза . 16 : 75–85. дои : 10.1007/s10570-008-9244-2. S2CID  136647719.
  82. ^ Аулин, К.; Геллштедт, М.; Линдстрем, Т. (2010). «Кислородные и масляные барьерные свойства микрофибриллированных целлюлозных пленок и покрытий». Целлюлоза . 17 (3): 559–574. doi : 10.1007/s10570-009-9393-y. S2CID  137623000.
  83. ^ Лавуан, Н.; Деслог, И.; Дюфрен, А.; Брас, Дж. (2012). «Микрофибриллированная целлюлоза - ее барьерные свойства и применение в целлюлозных материалах: обзор». Углеводные полимеры . 90 (2): 735–64. doi :10.1016/j.carbpol.2012.05.026. ПМИД  22839998.
  84. ^ Миссум, К.; Мартойя, Ф.; Бельгасем, Миннесота; Брас, Дж. (2013). «Влияние добавки химически модифицированной нанофибриллированной целлюлозы на свойства материалов на основе волокон». Технические культуры и продукты . 48 : 98–105. doi :10.1016/j.indcrop.2013.04.013.
  85. ^ abc Кумар, Винай; Эльфвинг, Аксель; Койвула, Ханна; Баусфилд, Дуглас; Тойвакка, Мартти (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.
  86. ^ аб Лавуан, Натали; Деслож, Изабель; Хелифи, Бертин; Брас, Жюльен (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.
  87. ^ аб Аулин, Кристиан; Геллстедт, Микаэль; Линдстрем, Том (июнь 2010 г.). «Кислородные и масляные барьерные свойства микрофибриллированных целлюлозных пленок и покрытий». Целлюлоза . 17 (3): 559–574. doi : 10.1007/s10570-009-9393-y. ISSN  0969-0239. S2CID  137623000.
  88. ^ Мажари Мусави, Сейед Мохаммад; и другие. (2016). «Целлюлозные нановолокна с повышенным содержанием твердых веществ в качестве материала покрытия для улучшения структуры и барьерных свойств картона». Материалы конференции TAPPI : 1–7.
  89. ^ Беневенти, Давиде; Шосси, Дидье; Куртиль, Денис; Золин, Лоренцо; Гербальди, Клаудио; Пенацци, Нерино (9 июля 2014 г.). «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.
  90. ^ Киннунен-Раудаскоски, К. (2014). «Тонкие покрытия бумаги пенопластом». Журнал ТАППИ . 13 (7): 9–19. дои : 10.32964/TJ13.7.9 .
  91. ^ «Микрофибриллированная целлюлоза в барьерных покрытиях». Октябрь 2019 года . Проверено 27 января 2020 г.
  92. ^ Миттал, Нитеш; Ансари, Фархан; Гауда.В., Кришна; Брузе, Кристоф; Чен, Пан; Ларссон, Пер Томас; Рот, Стефан В.; Лунделл, Фредрик; Вогберг, Ларс; Котов, Николай А.; Содерберг, Л. Дэниел (24 июля 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 . ISSN  1936-0851. ПМИД  29741364.
  93. ^ «Нити наноцеллюлозы прочнее паучьего шелка» . 17 октября 2018 г. Проверено 29 июня 2020 г.
  94. ^ Алвес, Л.; Ферраз, Э.; Гамелас, JAF (01 октября 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. ISSN  0001-8686. PMID  31394436. S2CID  199507603.
  95. ^ Гамелас, Хосе Антониу Феррейра; Феррас, Эдуардо (05 августа 2015 г.). «Композитные пленки на основе наноцеллюлозы и минералов наноглины как высокопрочные материалы с газобарьерными возможностями: ключевые моменты и проблемы». Биоресурсы . 10 (4): 6310–6313. дои : 10.15376/biores.10.4.6310-6313 . hdl : 10400.26/38419 . ISSN  1930-2126.
  96. ^ Гомес Х., К.; Серпа, А.; Веласкес-Кок, Дж.; Ганьян, П.; Кастро, К.; Велес, Л.; Сулуага, Р. (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.
  97. ^ 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.
  98. ^ Лиф, А.; Стенстад, П.; Сиверуд, К.; Ниден, М.; Холмберг, К. (2010). «Дизельные эмульсии Фишера-Тропша, стабилизированные микрофибриллированной целлюлозой». Коллоид и наука о интерфейсах . 352 (2): 585–592. Бибкод : 2010JCIS..352..585L. doi :10.1016/j.jcis.2010.08.052. ПМИД  20864117.
  99. ^ Сиверуд, К.; Кирсебом, Х.; Гаджизаде, С.; Чинга-Карраско, Г. (12 декабря 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. 
  100. ^ Гранберг, Ялмар; Хоканссон, Карл; Фолл, Андреас; Вогберг, Пиа (5–8 мая 2019 г.). Электроактивная бумага, пленки, нити, аэрогели и гидрогели для реализации будущего биоэлектроники . artikel-id PF4.1: PaperCon 2019, Индианаполис, США: материалы, TAPPI Press.{{cite book}}: CS1 maint: location (link)
  101. ^ Мальти, Абделла; Эдберг, Йеспер; Гранберг, Ялмар; Хан, Зия Улла; Андреасен, Йенс В.; Лю, Сяньцзе; Чжао, Дэн; Чжан, Хао; Яо, Юлун; Брилл, Джозеф В.; Энквист, Исак (2 декабря 2015 г.). «Органический смешанный ионно-электронный проводник для силовой электроники». Передовая наука . 3 (2). дои : 10.1002/advs.201500305. ISSN  2198-3844. ПМК 5063141 . ПМИД  27774392. 
  102. ^ Хамеди, Махьяр М.; Хаджян, Алиреза; Фолл, Андреас Б.; Хоканссон, Карл; Салайкова, Микаэла; Лунделл, Фредрик; Вогберг, Ларс; Берглунд, Ларс А. (25 марта 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. ISSN  1936-0851. ПМИД  24512093.
  103. ^ Эрландссон, Йохан; Лопес Дуран, Вероника; Гранберг, Ялмар; Сандберг, Матс; Ларссон, Пер А.; Вогберг, Ларс (1 декабря 2016 г.). «Макро- и мезопористые наноцеллюлозные шарики для использования в устройствах накопления энергии». Прикладные материалы сегодня . 5 : 246–254. doi :10.1016/j.apmt.2016.09.008. ISSN  2352-9407.
  104. ^ аб Нистрем, Густав; Марэ, Эндрю; Карабулут, Эрдем; Вогберг, Ларс; Цуй, И; Хамеди, Махьяр М. (2015). «Самособираемые трехмерные и сжимаемые встречно-штыревые тонкопленочные суперконденсаторы и батареи». Природные коммуникации . 6 : 7259. Бибкод : 2015NatCo...6.7259N. doi : 10.1038/ncomms8259. ISSN  2041-1723. ПМЦ 4458871 . ПМИД  26021485. 
  105. ^ Ву, Чаншэн; Ван, Аурелия С.; Дин, Вэньбо; Го, Хэнъюй; Ван, Чжун Линь (2019). «Трибоэлектрический наногенератор: основа энергетики новой эры». Передовые энергетические материалы . 9 (1): 1802906. doi : 10.1002/aenm.201802906 . ISSN  1614-6840.
  106. ^ Грей, Дерек Г.; Му, Сяоюэ (18 ноября 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 . ISSN  1996-1944 гг. ПМЦ 5458898 . ПМИД  28793684. 
  107. ^ Тойвонен, Матти С.; Онелли, Олимпия Д.; Джакуччи, Джанни; Ловикка, Вилле; Рохас, Орландо Дж.; Иккала, Олли; Виньолини, Сильвия (13 марта 2018 г.). «Аномальная яркость, обусловленная диффузией, в мембранах нанофибрилл белой целлюлозы». Передовые материалы . 30 (16): 1704050. doi : 10.1002/adma.201704050 . ПМИД  29532967.
  108. ^ Заявка A1 WO 2016174104 A1, Томас Дандекар, «Модифицированная бактериальная наноцеллюлоза и ее использование в чип-картах и ​​медицине», опубликована 3 ноября 2016 г., передана Юлиусу-Максимилиану-Университету Вюрцбурга. 
  109. ^ Гарнер, А. (2015-2016) Патент США 9 222 174 «Ингибитор коррозии, содержащий нанокристаллы целлюлозы и нанокристаллы целлюлозы в сочетании с ингибитором коррозии» и патент США 9 359 678 «Использование заряженных нанокристаллов целлюлозы для ингибирования коррозии и композиции, ингибирующей коррозию, содержащей их». ".
  110. ^ Кокконен, Микко; Нело, Микко; Лииматайнен, Хенрикки; Уккола, Йонне; Терво, Нуутти; Мюллюмяки, саамы; Юути, Яри; Янтунен, Хели (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.
  111. ^ Анкерфорс, Микаэль (2012). Микрофибриллированная целлюлоза: энергоэффективные методы приготовления и основные свойства (PDF) . Лицензиатская диссертация, Королевский технологический институт (Швеция). ISBN 978-91-7501-464-7.
  112. ^ abc Миллер, Джек (лето 2018 г.). «2018-Обзор производства целлюлозных наноматериалов» (PDF) . Таппи Нано . Проверено 22 февраля 2021 г.
  113. ^ Журнал, Смитсоновский институт; Хансман, Хизер. «Скоро: шлемы из моркови». Смитсоновский журнал . Проверено 10 января 2023 г.
На Wikimedia Commons есть средства массовой информации, связанные с производными целлюлозы .