Đang tải... (xem toàn văn)
Nanocellulose là một thuật ngữ đề cập đến cấu trúc nano cellulose. Đây có thể là một trong hai sợi nano cellulose (CNF) cũng được gọi là cellulose micro fibrillated (MFC), nano crystalline cellulose (NCC), hoặc nano cellulose vi khuẩn, trong đó đề cập đến cellulose có cấu trúc nano được sản xuất bởi vi khuẩn. Nanocellulose cũng có thể thu được từ các loại sợi tự nhiên bằng cách thủy phân axit, tạo ra các hạt nano rất tinh và cứng (thường được gọi là CNC) mà ngắn hơn (100 đến 1000 nm) so với các sợi nano thu được thông qua việc đồng nhất, ổn định vi lớp hoặc nghiền. Vật liệu được gọi là tinh thể nano xenluloza. Nano Crytal Xenluloza
Bộ mơn: Hóa học Xenluloza Đề tài: Nano Crytal Xenluloza I Đặt vấn đề - Khoa học, công nghệ nano lĩnh vực khoa học công nghệ mới, phát triển nhanh chóng Vật liệu chế tạo cơng nghệ thể nhiều tính chất lạ hiệu ứng kích thước Khoa học cơng nghệ nano sở kết hợp đa ngành tạo nên cách mạng khoa học kỹ thuật Hiện nay, nhiều quốc gia giới xem công nghệ nano mục tiêu mũi nhọn để đầu tư phát triển Ước tính tổng đầu tư cho lĩnh vực cơng nghệ nano tồn giới xấp xỉ tỷ đơla có hàng trăm sản phẩm công nghệ nano thương mại, ứng dụng nhiều lĩnh vực điện tử, hóa học, y sinh, mơi trường - Tại Việt Nam năm gần công nghệ nano bắt đầu đầu tư thu hút ý nhà khoa học Tuy nhiên số lượng cơng trình nghiên cứu kim loại nano cơng bố tạp trí khoa học nước hạn chế Các nhà khoa học Việt Nam bắt đầu triển khai ứng dụng cơng nghệ nano chế tạo thuốc hướng đích kết hoạch nghiên cứu ứng dụng hạt nano y - sinh học để chẩn đoán chữa bệnh ● Nanocellulose là thuật ngữ đề cập đến cấu trúc nano cellulose. Đây hai sợi nano cellulose (CNF) gọi là cellulose micro fibrillated (MFC), nano crystalline cellulose (NCC), nano cellulose vi khuẩn, trong đề cập đến cellulose có cấu trúc nano sản xuất vi khuẩn ● Nanocellulose thu từ loại sợi tự nhiên cách thủy phân axit, tạo hạt nano tinh cứng (thường gọi CNC) mà ngắn (100 đến 1000 nm) so với sợi nano thu thông qua việc đồng nhất, ổn định vi lớp nghiền. Vật liệu gọi là tinh thể nano xenluloza II Mở đầu - Vật liệu nano dựa nguồn tài nguyên tái tạo nhanh chóng thu hút quan tâm phát triển, hai từ quan điểm khoa học quan điểm từ quan điểm phát triển vật liệu vĩ mô cấu trúc chức mới. Sử dụng vật liệu nano dựa vào thiên nhiên cung cấp xương, xà cừ, gỗ, cân bọ cánh cứng cánh bướm nguồn cảm hứng quan trọng cho phát triển vật liệu đa chức mới. Tuy nhiên, việc sử dụng hết tính chất nội khởi đầu kích thước nanơ vật liệu địi hỏi phát triển tổng hợp xử lý tuyến mạnh mẽ linh hoạt để kiểm soát lắp ráp số mức chiều dài - Cellulose, polyme sinh học đa tìm thấy rộng rãi tự nhiên, sử dụng người từ hàng ngàn năm vật liệu xây dựng, nguồn lượng, thành phần quần áo để lưu trữ chia sẻ kiến thức văn hóa. Hiện nay, vật liệu cellulose sử dụng loạt ứng dụng, ngành công nghiệp giấy bột giấy chiếm phần đáng kể sản lượng kinh tế nhiều nước. Một xu hướng mạnh mẽ gần đây, quy mô quốc tế, để tập trung vào sợi cellulose có đường kính phạm vi nanomet sử dụng thuộc tính nâng cao họ để phát triển vật liệu nanocellulose với chức tiên tiến đa dạng. Các hình thức khác nanocellulose sản xuất phương thức khác từ nhiều nguồn khác nhau, tóm tắt loạt ý kiến gần tập trung vào chiến lược sản xuất, hóa học ứng dụng tinh thể nano cellulose , cellulose micro fibrillated nano cellulose vi khuẩn - - Các thuộc tính nanocellulose (ví dụ tính chất học, tính chất tạo màng, độ nhớt, vv) làm cho có nhiều ứng dụng tiềm cơng nghiệp ● Giấy cáctơng Có tiềm ứng dụng nanocellulose lĩnh vực sản xuất giấy cáctông. Nanocelluloses dự kiến tăng cường sức mạnh trái phiếu xơ sợi và, đó, có tác dụng tăng cường mạnh mẽ chất liệu giấy Nanocellulose hữu ích rào cản loại dầu mỡ chứng giấy tờ, ướt cấp phụ gia để tăng cường lưu giữ, khô ướt sức mạnh loại mặt hàng giấy hội đồng quản trị sản phẩm. ● Tổng hợp Như mô tả thuộc tính nanocellulose làm cho tài liệu thú vị để gia cố nhựa. Nanocellulose báo cáo để cải thiện tính chất học, ví dụ, loại nhựa nhiệt rắn, tinh bột ma trận dựa trên, protein đậu nành, mủ cao su, poly (lactide). Các ứng dụng tổng hợp sử dụng chất phủ phim, sơn, xà phịng, bao bì ● Thực phẩm Nanocellulose sử dụng thay calo thấp phụ gia carbohydrate ngày sử dụng chất làm đặc, chất mang hương vị chất ổn định đình loạt sản phẩm thực phẩm có ích cho sản xuất chất hàn, nghiền nát, khoai tây chiên, bánh xốp, súp, nước thịt, bánh pudding, vv ứng dụng thực phẩm sớm công nhận lĩnh vực ứng dụng thú vị cho nanocellulose tính lưu biến gel nanocellulose ● Vệ sinh sản phẩm thấm Các ứng dụng khác lĩnh vực bao gồm: + Nước siêu hấp thụ (ví dụ miếng đệm khơng kiểm sốt vật liệu) +Nanocellulose sử dụng với polyme siêu hấp thụ + Sử dụng nanocellulose mô, sản phẩm cấu thấm khơng dệt ● Nhũ tương phân tán Ngồi nhiều ứng dụng lĩnh vực phụ gia thực phẩm, tính chất chung nhũ tương ứng dụng lĩnh vực khác nhận số ý ● Thu hồi dầu Hydrocarbon nứt vỡ của thành tạo chứa dầu ứng dụng hấp dẫn quy mô lớn. Nanocellulose đề xuất để sử dụng ứng dụng phục hồi dầu chất lỏng nứt vỡ. Bùn khoan dựa nanocellulose đề nghị ● Y tế, mỹ phẩm dược phẩm Việc sử dụng nanocellulose mỹ phẩm dược phẩm sớm nhận ra. Một loạt ứng dụng cao cấp đề xuất: + Aerogel nanocellulose đông khô sử dụng băng vệ sinh, băng vệ sinh, tã khi thay đồ vết thương + Việc sử dụng nanocellulose đại lý sơn tổng hợp mỹ phẩm, ví dụ cho tóc, lơng mi, lơng mày móng tay + Một thành phần nanocellulose rắn khô dạng viên nén để điều trị đơn đặt hàng ruột + Sợi Nanocellulose để sàng lọc hợp chất sinh học axit nucleic mã hóa hợp chất sinh học + Lọc trung bình phần dựa nanocellulose cho bạch cầu truyền máu miễn phí + Một cơng thức buccodental, gồm nanocellulose hợp chất hữu polyhydroxylated + Nanocellulose bột đề xuất tá dược dược phẩm + Nanocellulose tác phẩm tác nhân độc hại tẩy chất photoreactive + Gel đàn hồi cryo-structured cho y sinh học tiềm ứng dụng công nghệ sinh học ● Các ứng dụng khác + Kích hoạt giải thể cellulose dung môi khác + Sản phẩm cellulose tái sinh, dẫn xuất cellulose + Thuốc lọc phụ gia + Nanocellulose sửa đổi kim dải phân cách pin + Cố vật liệu dẫn điện + Màng loa + Màng cao flux + Màn hình điện tử linh hoạt + Linh kiện máy tính + Tụ + Áo giáp trọng lượng nhẹ thể kính đạn đạo III Tổng quan Cấu trúc Hình ảnh chiều cao AFM nanocellulose carboxymethylated hấp phụ bề mặt silica. Diện tích bề mặt quét mm 2 ● Kích thước Nanocellulose độ kết tinh + Các siêu cấu trúc cellulose có nguồn gốc từ nguồn khác nghiên cứu rộng rãi. Các kỹ thuật như kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), nguyên tử lực kính hiển vi (AFM), rộng tán xạ góc X-ray (WAXS), cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), quang phổ sử dụng để mơ tả hình thái nanoxenluloza. Những phương pháp thường áp dụng cho việc điều tra hình thái nanoxenluloza khơ + Mặc dù kết hợp kỹ thuật kính hiển vi với phân tích hình cung cấp thơng tin độ rộng nanocellulose sợi nhỏ, khó khăn để xác định độ dài nanocellulose sợi nhỏ vướng mắc, khó khăn việc xác định hai đầu sợi nano Nó báo cáo nanocellulose khơng đồng chúng bao gồm thành phần cấu trúc khác nhau, bao gồm sợi nano cellulose bó nanofibril + Hầu hết phương pháp thường áp dụng để điều tra kích thước nanocellulose khơ, nghiên cứu tiến hành có kích thước kích thước phân phối sợi nanocellulose enzym trước điều trị hệ thống treo nghiên cứu sử dụng cryo-TEM + Sự ảnh hưởng hóa chất bột cellulose vi cấu trúc nanocellulose điều tra sử dụng AFM để so sánh cấu trúc vi mô hai loại nanocellulose chuẩn bị Innventia AB (nanocellulose enzym trước điều trị nanocellulose carboxymethylated). Do tính chất hóa học tham gia sản xuất nanocellulose carboxymethylated, khác biệt đáng kể so với enzym trước điều trị. Số lượng nhóm điện tích bề mặt sợi nhỏ khác nhau. Các carboxymethylation tiền xử lý làm cho sợi tích điện cao, đó, dễ dàng để giải phóng, mà kết chiều rộng sợi nhỏ nhỏ đồng (515 nm) so với nanocellulose enzym trước điều trị, chiều rộng sợi nhỏ 10-30 nm. Mức độ tinh cấu trúc cellulose tinh thể nanocellulose nghiên cứu lúc. Kết cho thấy rõ nanocellulose trưng bày cellulose tinh thể tổ chức mức độ tinh không thay đổi việc chuẩn bị nanocellulose. Giá trị đặc trưng cho mức độ tinh khoảng 63%. Tính chất ● Độ nhớt + Việc lưu biến của chất phân tán nanocellulose công nhận nhà điều tra ban đầu. Độ nhớt ở nồng độ thấp làm cho nanocellulose thú vị chất ổn định không calo gellant ứng dụng thực phẩm, lĩnh vực chủ yếu khám phá nhà điều tra sớm + Các động lưu biến tính nghiên cứu chi tiết và tiết lộ lưu trữ mô đun độc lập tần số góc tất nồng độ nanocellulose 0,125% đến 5,9%. Các giá trị mô đun lưu trữ đặc biệt cao (104 Pa mức 3% nồng độ) so với kết cho nanowhiskers cellulose (102 Pa mức 3% nồng độ). Ngoài cịn có phụ thuộc nồng độ mạnh đặc biệt tăng mô đun lưu trữ đơn đặt hàng cường độ nồng độ tăng từ 0,125% đến 5,9% + Gel Nanocellulose đánh giá cao cắt mỏng (độ nhớt bị giới thiệu lực cắt). Các hành vi cắt loãng đặc biệt hữu ích loạt ứng dụng lớp phủ khác ● Tính chất học + Cellulose tinh thể có tính chất học thú vị để sử dụng ứng dụng vật liệu. Độ bền kéo khoảng 500Mpa, tương tự nhơm. Độ cứng khoảng 140220 GPa, so sánh với các Kevlar và tốt so với sợi thủy tinh, hai dùng thương mại để củng cố chất dẻo Phim làm từ nanocellulose có cường độ cao (trên 200 MPa), độ cứng cao (khoảng 20 GPa) căng thẳng cao(12%). Tỷ lệ sức mạnh / trọng lượng lần so với thép khơng gỉ. ● Tính thấm + Trong polyme bán tinh thể, vùng kết tinh coi khí khơng thấm nước. Do tinh tương đối cao, kết hợp với khả sợi nano để tạo thành mạng lưới dày đặc với trái phiếu liên sợi nhỏ mạnh (mật độ lượng kết dính cao), có ý kiến cho nanocellulose hoạt động vật liệu rào Mặc dù số lượng báo cáo giá trị độ thấm oxy hạn chế, báo cáo thuộc tính đặc tính cản oxy cao sợi nanocellulose + Sự ảnh hưởng mật độ sợi nanocellulose độ xốp tính thấm màng oxy gần khám phá. Một số tác giả báo cáo độ xốp đáng kể sợi nanocellulose mà mâu thuẫn với đặc tính cản oxy cao Thay đổi chức bề mặt hạt nano cellulose ảnh hưởng đến tính thấm màng nanocellulose. ● Bọt + Nanocellulose sử dụng để làm aerogel/ bọt, đồng công thức hỗn hợp. Bọt Nanocellulose nghiên cứu để ứng dụng bao bì để thay thế bọt polystyrene. Các lợi việc sử dụng nanocellulose thay vì sợi bột giấy từ gỗ là nanofibrills củng cố tế bào mỏng bọt tinh bột. Aerogel bọt sử dụng mẫu xốp ● Bọt + Nanocellulose sử dụng để làm aerogel/ bọt, đồng công thức hỗn hợp. Bọt Nanocellulose nghiên cứu để ứng dụng bao bì để thay thế bọt polystyrene Các lợi việc sử dụng nanocellulose thay vì sợi bột giấy từ gỗ là nanofibrills củng cố tế bào mỏng bọt tinh bột. Aerogel bọt sử dụng mẫu xốp + Sợi nano cellulose cũng sửa đổi cation. Cellulose cation làm tăng lực với anion ● Khía cạnh an tồn + Sức khỏe, an tồn mơi trường khía cạnh nanocellulose gần đánh giá. Chế biến nanocellulose không gây phơi nhiễm đáng kể đến hạt mịn trình ma sát mài sấy phun. Khơng có chứng tác viêm gây độc chuột đại thực bào người quan sát thấy sau tiếp xúc với nanocellulose. Các kết nghiên cứu độc tính cho thấy nanocellulose khơng độc tế bào khơng gây tác dụng hệ thống viêm đại thực bào. Ngồi ra, nanocellulose khơng phải chất độc cấp tính với vi khuẩn Vibrio fischeri ở nồng độ thích hợp với mơi trường. Thu nhận nano cellulose Trong thực tế ta có nhiều phương pháp tách sợi cellulose từ sợi tự nhiên Tùy theo mục đích việc tách sợi để dùng công nghiệp hay phịng thí nghiệm mà ta lựa chọn phương pháp cho phù hợp tốn Đối với loại sợi cụ thể có phương pháp riêng biệt để xử lý Các phương pháp chia thành hai loại chính: ● Phương pháp học: chiết suốt sợi thủ công, cán, ép sợi, nổ nước ● Phương pháp hóa học: xử lý kiềm, xử lý acid (thủy phân), ngâm sợi nitơ lỏng kết hợp với xử lý bề mặt Đối với phương pháp học, sợi thu có bề mặt hạt chưa đồng nhất, kích thước chưa đạt yêu cầu Phương pháp hóa học cho sợi kích thước micro/nano (