Целлюлоза является основным строительным материалом для деревьев и растений. Он считается наиболее распространенным природным линейным биополимером, обладающим исключительными механическими свойствами. Наноцеллюлоза из растений или бактерий обладает превосходными физическими, механическими и оптическими свойствами.
Кристаллическая наноцеллюлоза имеет более многообещающие характеристики, чем оригинальные целлюлозные волокна. Волокна целлюлозы могут быть преобразованы в нановолокна целлюлозы (НВЦ) или кристаллическую наноцеллюлозу (КНЦ) после механической или химической обработки.
Как новый устойчивый наноматериал, ПКН имеет широкий спектр применения, некоторые из которых обсуждаются ниже.
Бронежилет
ЧПУ организовано как плотно упакованный массив иглоподобных кристаллов. Эти кристаллические структуры чрезвычайно прочны, а их прочность почти в восемь раз выше, чем у нержавеющей стали. Таким образом, этот материал используется для изготовления бронежилетов, например, кевлара.
Электроника
Быстро развивающаяся электронная промышленность и ее постоянно растущие потребности требуют постоянных инноваций. В недавнем прошлом спрос на устойчивые энергетические устройства, такие как литий-ионные аккумуляторы, суперконденсаторы и солнечные элементы, быстро возрос.
Некоторые важные части внутри батареи изготовлены из жестких материалов, которые нельзя формовать. ЧПУ в сочетании с графеновым материалом делает возможным производство гибкой батареи в электронной промышленности.
Фильтры
CNF может использоваться для фильтрации и очистки жидкостей, таких как соленая вода, для производства питьевой воды, фильтрации клеток крови во время переливания и фильтрации опасных химикатов в сигаретах.
Когда ЧПУ смешивают с пеной аэрогеля, получают высокопористый материал с характеристиками адсорбента, который используется для изготовления прочных и легких повязок и тампонов.
Автомобили с низким расходом топлива
Когда тяжелые части автомобиля заменяются легкими компонентами, усиленными наноцеллюлозой, вес автомобиля значительно уменьшается, и, следовательно, расход топлива автомобиля значительно снижается.
Биоразлагаемые полиэфирные нанокомпозиты, полученные полимеризацией
Добавление небольших количеств ПКН приводит к незначительному снижению вязкости, что свидетельствует о снижении молекулярной массы полимера, что связано с измененной кинетикой полимеризации.
ЧПУ является очень эффективным зародышеобразователем для биоразлагаемых алифатических сложных полиэфиров.
Биотопливо
Биотопливо может быть получено из микроводорослей, присутствующих в сточных водах, с помощью ПКН с переключением CO2, модифицированного 1-(3-аминопропил) имидазолом.
Бумага
Бумага с покрытием с ПКН не только увеличивает блеск поверхности, но также улучшает механическое и печатное качество бумаги с покрытием.
Клеи
Добавление ПКН в чувствительный к давлению адгезив приводит к значительному увеличению свойств клея при сдвиге внахлест при сохранении адгезии при отслаивании.
Очень небольшое количество, то есть 0,5-15% веса ПКН по отношению к массе адгезивного акрилатного сополимера, требуется для увеличения свойств сдвига с помощью акриловых чувствительных к давлению адгезивов.
Цемент
ПКН, как известно, более прочный материал, чем сталь. Добавление ПКН улучшает образование геля кальция-силикат-гидрата (КСГ) в цементной матрице.
Образование геля КСГ в цементном растворе повышает прочность цементных композитов на 42-45% по сравнению с обычным цементным раствором.
Пластмассы и композиты
ПКН применяется в различных концентрациях для широкого спектра полимерных матриц при производстве каучуков, термопластов, термореактивных и биоразлагаемых полимеров, среди прочих.
Приготовление каждого типа полимерного композита имеет уникальные проблемы для получения желаемых свойств и хороших дисперсий наноцел в полимерных матрицах.
Краски и Покрытия
Добавление ПКН к покрытиям не только повышает механические свойства, но также повышает стабильность цвета.
ПКН в УФ-покрытиях на водной основе приводит к увеличению износостойкости примерно на 30–40%, то есть к истиранию и царапинам, без потери визуальной привлекательности.
Здравоохранение
ПКН используется в терапии. Это может увеличить пористость, способность к разложению и высвобождение лекарственного средства. Он также может изменять свойства каркасов тканей за счет своих химических свойств и повышения жизнеспособности клеток.
Другие применения ПКН
ПКН используется в оптических датчиках, пищевой промышленности и упаковочной промышленности.
