Udvikling af fibrilleret cellulose som et bæredygtigt teknologisk materiale

Nanocellulose beklæder planters cellevægge, træer, alger og bakterier bestående af glukoseringe, der kæder sammen som en kæde og giver den en rigget struktur. I et perspektiv offentliggjort i Natur , et forskerhold fra University of Maryland (UMD) ledet af Liangbing Hu - professor i Institut for Materialevidenskab og Teknik (MSE) og Center for Materials Innovation (CMI) direktør - tilbyder et perspektiv af at bruge nanocellulose som et bæredygtigt teknologisk materiale til at adressere globale udfordringer. Tian Li og Chaoji Chen, både MSE- og CMI-forskere, fungerede som første forfattere på papiret.

Cellulosefibre kan adskilles i individuelle fibriller, der ligner hårstrå, spænder i diameter fra mindre end 100 μm til omtrent nanometer skala. Sådan fibrilleret cellulose er ikke kun miljøvenlig, men afstembar og omkostningseffektiv, hvilket gør dets kommercialisering attraktiv for både producenter og forbrugere. Som den mest udbredte organiske polymer på jorden, det kan muliggøre en bred vifte af mekaniske, optisk, termisk, fluidiske og ioniske anvendelser og udforsker muligheden for dets anvendelse som bioplast, tynde film, porøse membraner og bløde geler. Industriens udfordringer og løfter er også blevet diskuteret.

Ifølge undersøgelsen "Med forbedret grundlæggende forståelse og kontrol af dens hierarkiske struktur, vi forventer, at fibrilleret cellulose kan danne grundlaget for økonomisk levedygtig, bæredygtige løsninger til en række kortsigtede anvendelser i højtydende strukturelle materialer og bionedbrydelige teknologier, såvel som langsigtede anvendelser inden for optoelektronik, bio-engineering og membranvidenskab."

De løbende udfordringer omfatter bæredygtighed, balancen mellem bionedbrydelighed og produktholdbarhed brandsikkerhed og folkesundhedsproblemer, selvom disse udfordringer kan løses gennem yderligere materialedesign og konstruktionsteknik. Skalerbar fremstilling af cellulose, imidlertid, burde ikke være et problem, da omkring tre billioner træer og planter, såsom hurtigtvoksende bambus og sukkerrør, produceres dagligt. Ja, fibrilleret cellulose kan give en praktisk talt ubegrænset ressource til innovative nye materialer.