Наноцеллюлоза — это возобновляемый наноматериал, изготовленный из растительных волокон, обладающий уникальными свойствами, такими как лёгкость, высокая прочность и большая площадь поверхности.
В докторской диссертации Мохаммада Карзаржедди из Университета Оулу (Финляндия) исследовались пористые пеноматериалы на основе наноцеллюлозы для очистки воды, интеллектуальной упаковки и беспроводной связи. Эти усовершенствованные применения целлюлозы снижают зависимость от материалов, полученных из ископаемого сырья.
Новое поколение лёгких пен
В диссертации основное внимание уделяется новому поколению лёгких пен, называемых аэрогелями, которые могут содержать воздух более чем на 99% от своего веса. Сырьём для изготовления пен служит наноцеллюлоза, изготовленная из древесной массы.
Целлюлоза преобразуется в гидрогели, состоящие из тонких и прочных нанофибрилл целлюлозы, которые затем высушивают и преобразуют в аэрогели: сверхлёгкие, высокопористые твёрдые вещества, состоящие в основном из воздуха.
Аэрогели могут быть адаптированы для различных высокотехнологичных применений, таких как удаление загрязняющих веществ из воды, создание интеллектуальной упаковки, реагирующей на влагу или температуру, а также использование в качестве лёгких материалов в технологиях беспроводной и радиочастотной связи.
Применение наноцеллюлозы
В первой части исследования были разработаны небольшие сферические и чрезвычайно лёгкие аэрогелевые бусины, называемые суперабсорбентами, для эффективного поглощения масел и органических растворителей из воды. Эти бусины были сделаны гидрофобными (водоотталкивающими) и наполнены магнитными наночастицами, что позволяет легко собирать их и использовать повторно. Они показали высокую эффективность, поглощая до 280 раз больше своего веса в таких веществах, как растительное масло.
Наноцеллюлоза также использовалась для создания структур пены для технологий беспроводной связи 5G и 6G, где они могут использоваться для управления высокочастотными радиосигналами. Преимущество пен из наноцеллюлозы заключается в низких потерях сигнала.
Большинство используемых сегодня пен и пористых материалов, таких как полиуретан, изготавливаются из ископаемого сырья, и их трудно переработать.
Профессор Хенрикки Лииматайнен, научный руководитель докторской диссертации Карзаржедди, подчёркивает важность материалов на биологической основе: «Новые материалы, которые способствуют достижению общих целей устойчивого развития и созданию новых технологий будущего, крайне необходимы», — утверждает Лииматайнен.
«Наноматериалы из целлюлозы обладают многими уникальными свойствами, и их можно преобразовывать в различные формы, помимо пен, такие как прозрачные плёнки. Они позволяют создавать более лёгкие, прочные и эффективные материалы, которые можно использовать в самых разных отраслях», — продолжает Лииматайнен.
Предоставлено: [Университет Оулу](https://phys.org/partners/university-of-oulu/)