На основе целлюлозы научились создавать перспективные наноматериалы

Если пропитать целлюлозу наночастицами металлов и неорганическими соединениями и покрыть ее этими веществами, то в итоге получатся биокомпозитные и бионанокомпозитные материалы нового поколения с самым широким спектром применения. К такому результату пришли российские ученые, работа которых опубликована на страницах журнала Advanced Functional Materials.

Сегодня целлюлоза — один из наиболее доступных возобновляемых полимеров, которые ежегодно производятся на нашей планете в больших количествах. В промышленности ее используют как в традиционных, так и в инновационных формах, таких как микро- и нановолокна, нанокристаллы, ткани, бумажные пленки, нанобумага, жидкие кристаллы и аэрогели. Разнообразие доступных форм целлюлозы позволяет создавать новые материалы с контролируемыми характеристиками.

Процесс, в ходе которого целлюлозу пропитывают и покрывают наночастицами металлов и неорганическими соединениями, называют минерализацией. В ходе новой работы ученые рассмотрели основные способы минерализации целлюлозы, а также характеристики, функциональность и сферы применения полученных из целлюлозы биокомпозитов и бионанокомпозитов — материалов с добавлением микро- и наночастиц соответственно.

«В живой природе есть много примеров минерализованных тканей с превосходными характеристиками, — рассказывает один из авторов работы, доцент ДВФУ Ирина Постнова. — Примером могут служить ракушки моллюсков, которые обладают высокой механической прочностью, хотя состоят из хрупкого мела. Такими их делает сочетание неорганического вещества с белками. Задача ученых — добиться таких же свойств путем минерализации целлюлозы».

Авторы выяснили, что минерализованная частицами кремнезема и серебра целлюлоза может стать водонепроницаемой (гидрофобной), пропускать нефть и полимеры и при этом самоочищаться. Если целлюлозу обработать наночастицами серебра, она приобретает антибактериальные свойства и становится проводником электричества, при том что изначально целлюлоза — диэлектрик. Минерализованная наночастицами целлюлоза также может защищать от ультрафиолета.

Благодаря специальной обработке кремнеземом она перестает впитывать влагу из атмосферы, что позволяет применить целлюлозу в электроприборах. Особенно актуально использовать минерализованную целлюлозу в текстильной, бумажной и пищевой индустрии, в электротехнике и электронике, биоинженерии, биотехнологиях и экологии. Ее можно использовать в области производства проводников, накопителей энергии и суперконденсаторов, для изготовления транзисторов и сенсоров.

Авторы отмечают, что наиболее перспективной технологией минерализации можно считать золь-гель химию, когда целлюлоза погружается в водный раствор, содержащий микро- или наночастицы и переходящий в состояние геля. При этом минерализация проводится при низких температурах без использования токсичных органических растворителей, кислот и щелочей. Технология не требует специального оборудования, а негативное воздействие на окружающую среду и человека минимально.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.