Bestemmelse af slankning af træmasse

Forskere fra Institute of Scientific and Industrial Research ved Osaka University har udviklet en ny metode til at bestemme graden af ​​fibrillering i træmasse. Ved at udnytte den iboende optiske dobbeltbrydning af cellulose, de var i stand til at måle morfologiændringen gennem optisk retardationsfordeling. Dette arbejde kan føre til klar karakter og smart udnyttelse af vedvarende biomasse, cellulose nanofibre.

Cellulose, den primære strukturelle komponent i de fleste anlæg, er blevet høstet af menneskeheden i årtusinder som et vigtigt biomateriale til tøj, papir, og trækonstruktioner. For nylig, cellulosenanofibre er blevet produceret, som har fordelen ved forskellige funktionaliteter, der stammer fra de forlængede kæde -krystaller, der udgør cellulose, herunder optisk dobbeltbrydning. Brydning sker når lysets effektive hastighed inde i et materiale afhænger af dets polarisering; I dette tilfælde, om lyset er polariseret parallelt eller vinkelret på polymerkæderne.

Nu, et team af forskere ved Osaka University har udviklet et optisk analysesystem, der direkte kan kvantificere graden af ​​fibrillering af træmasser. Fibrillering er processen med at reducere bundtningen af ​​cellulosemolekyler i mikroskala fibermasse til dannelse af nanoskala fibre. Sammenlignet med omhyggelig måling af fiberbredder med et elektronmikroskop, denne teknik afgør hurtigt og let, om cellulosefibrene er justeret eller dispergeret i tilfældige retninger. "Vores system tilbyder klare og kvantificerbare kriterier til vurdering af kvaliteten af ​​cellulose -nanofibre, "siger første forfatter Kojiro Uetani.

Dette opnås ved at observere cellulosefibre i en kvartsflowcelle med et dobbeltbrydningsmikroskop. Prøven belyses nedenunder med cirkulært polariseret lys, som har en elektrisk feltorientering, der roterer i rummet som en helix. Regioner af fibrene med stor dobbeltbrydning vil forårsage en større optisk retardering i lysets fase. Ved hjælp af et dobbeltbrydningsmikroskop, forskerne var i stand til at registrere denne værdi pixel for pixel. De fandt ud af, at både den gennemsnitlige optiske retardation og dens standardafvigelse var korreleret med graden af ​​fibrillering. Store retardationsværdier var forbundet med intakte pulpfibre, mens mindre værdier blev set med ballonlignende struktur i fibrillerende masser, og meget små værdier forekom med dispergerede nanofibre.

"Vi håber at fremme den præcise strukturkontrol og avanceret brug af træmasse og cellulosananofibre, "siger seniorforfatter Masaya Nogi. Ud over resultaterne af artiklen beskrevet ovenfor, teamet har også bekræftet, at det er muligt automatisk at bestemme graden af ​​fibrillering af ukendte pulpprøver ved dyb læring af retardationsbilleder. Dette system forventes at føre til en klarere og mere automatisk definition af graden af ​​fibrillering ved kunstig intelligens (AI) i fremtiden og vil blive en vigtig analyseteknologi til at indikere kvaliteten af ​​papirmasse og cellulose -nanofibre.