나노셀룰로오스

Nanocellulose
나노셀룰로오스
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나노구조재료

나노셀룰로오스는 나노구조 셀룰로오스를 가리키는 용어이다.이것은 셀룰로오스 나노결정(CNC 또는 NCC), 셀룰로오스 나노파이버(CNF), 나노섬유화 셀룰로오스(NFC)라고도 불리는 세균 나노셀룰로오스(세균에 의해 생성된 나노구조 셀룰로오스)일 수 있다.

CNF는 가로 세로비(길이 대 가로비)가 높은 나노사이즈 셀룰로오스 섬유로 구성된 물질이다.일반적인 파이브릴 폭은 5~20나노미터이며, 일반적으로 몇 마이크로미터의 광범위한 길이입니다.이것은 의사 플라스틱이며 정상 조건에서는 걸쭉한(점점) 특정 겔 또는 유체의 특성인 틱소트로피를 나타내지만 흔들리거나 교반하면 점성이 떨어집니다.전단력이 제거되면 겔은 대부분 원래 상태로 돌아갑니다.섬유소는 고압, 고온 및 고속 충격 균질화, 분쇄 또는 미세 유동화를 통해 목재 기반 섬유(펄프 섬유)를 포함한 모든 셀룰로오스 함유 소스에서 격리됩니다(아래 [1][2][3]제조 참조).

또한 나노셀룰로오스는 산 가수분해로 천연섬유로부터 얻을 수 있으며 균질화, 미세불화 또는 분쇄경로를 통해 얻은 셀룰로오스 나노섬유(CNF)보다 짧은(100~1000나노미터)의 고결정성 강성 나노입자를 발생시킬 수 있다.그 결과 발생하는 물질은 셀룰로오스 나노결정(CNC)[4]으로 알려져 있습니다.

나노치틴은 나노셀룰로오스와 나노구조가 비슷하다.

이력 및 용어

미세섬유화/나노셀룰로오스(MFC)라는 용어는 1970년대 후반 뉴저지주 휘파니의 ITT 레이오니어 연구소에서 가울린형 우유 호모겐을 통해 목재 펄프를 고온과 고압으로 통과시켜 겔 형태로 제조한 제품을 설명하기 위해 터박, 스나이더, 샌드버그에 의해 처음 사용되었다.단단한 [5]표면에 접촉합니다.

이 용어는 1980년대 초 ITT Rayonier에 새로운 [6]나노셀룰로오스 조성에 대한 특허와 출판물이 발행되면서 처음 공개되었습니다.이후 위파니에 있는 ITT Rayonier Eastern Research Devision (ERD) Lab의 F. W. Herrick은 또한 [7]겔의 건조한 분말 형태를 만드는 연구를 발표했습니다.Rayonier는 정제된 [8][9][10]펄프를 생산했다.Rayonier는 셀룰로오스의 새로운 사용을 원하는 모든 사람에게 무료 라이선스를 주었다.Rayonier는 기업으로서 스케일업을 추구한 적이 없습니다.오히려 Turbak 등은 1) MFC/나노셀룰로오스의 새로운 용도를 찾는 것을 추구했다.여기에는 MFC를 식품, 화장품, 종이 형성, 직물, 비직물 등에 증점제 및 결합제로 사용하는 것이 포함되며 2) MFC/[11]나노셀룰로오스 생산을 위한 에너지 요구량을 낮추기 위한 팽창 및 기타 기술을 평가한다.1983-84년 ITT가 Rayonier Whippany Labs를 폐쇄한 후 Herric은 [7]워싱턴주 쉘튼에 있는 Rayonier Labs에서 MFC의 건식 분말 형태를 만드는 일을 했습니다.

1990년대 중반, 다니구치씨와 동료들, 그 후 야노씨와 동료들이 일본에서 [12]그 노력을 추구했다.

제조하다

셀룰로오스 나노파이버(CNF), 마이크로파이버 셀룰로오스(MFC), 셀룰로오스 나노결정(CNC)이라고도 불리는 나노셀룰로오스는 셀룰로오스 원료로 제조할 수 있지만 우드펄프는 일반적으로 사용된다.

나노셀룰로오스 섬유는 펄프를 높은 전단력에 노출시켜 더 큰 목재 섬유를 나노 섬유로 분해하는 기계적 방법을 사용하여 목재 기반 섬유로부터 분리할 수 있다.이를 위해 고압 균질화기, 연삭기 또는 미세유체화기를 [citation needed]사용할 수 있습니다.균질화기는 섬유 세포벽을 박리하고 나노사이즈 섬유들을 해방시키기 위해 사용된다.이 프로세스는 매우 많은 양의 에너지를 소비하며 30 MWh/tonne 이상의 값은 드문 [citation needed]일이 아닙니다.

이 문제를 해결하기 위해 때로는 효소/기계적 전처리[13] 및 예를 들어 카르복시메틸화[14] 또는 TEMPO 매개 산화를 통해 대전된 그룹의 [15]도입이 사용됩니다.이러한 전처리를 통해 에너지 소비량을 1 MWh/tonne [16]이하로 줄일 수 있습니다.원식물 바이오매스에서 직접 카르복시셀룰로오스 나노파이버를 제조하는 '니트로 산화'가 개발됐다.나노셀룰로오스 추출을 위한 처리공정이 적기 때문에 니트로산화방법은 카르복시셀룰로오스 나노파이버를 [17][18]추출하는 비용효율적이고 화학적 배향성이 낮은 효율적인 방법임이 밝혀졌다.니트로산화법으로 얻은 기능성 나노파이버는 납,[19] 카드뮴,[20] 우라늄 [21]등 중금속 이온 불순물을 제거하는 데 뛰어난 기질인 것으로 밝혀졌다.

셀룰로오스 나노히스터는 직사각형 단면을 가진 막대 모양의 고결정성 입자(상대 결정도 지수 75% 이상)입니다.그것들은 일반적으로 황산 또는 염산을 사용하는 천연 셀룰로오스 섬유의 산 가수 분해에 의해 형성된다.토종 셀룰로오스의 비정질부를 가수분해하여 타이밍을 잘 맞춘 후 원심분리세척을 통해 산용액에서 결정부를 검색할 수 있다.치수는 천연 셀룰로오스 소스 재료와 가수 분해 시간 및 [22]온도에 따라 달라집니다.

질산-인산 처리로 제조된 구형 카르복시셀룰로오스 나노입자는 비이온 [23]형태로 분산이 안정적이다.2013년 4월 미국화학회 컨퍼런스에서 조류에 의한 나노셀룰로오스 생산의 비약적인 발견이 발표되었으며, 40년 이상 이 분야의 연구를 개척해 온 R. 말콤 브라운 주니어 박사가 미국화학회 산하 '제1회 나노셀룰로오스 국제 심포지엄'에서 연설하였다.식초, 콤부차, 나타 데코코를 생산하는 박테리아 계열의 유전자가 과학자들이 진보 단계에 이르렀다고 말하는 프로젝트에서 스타가 되었다. 이 프로젝트는 녹조를 "이상한 물질" 나노셀룰로오스를 [24]생산하기 위한 태양열 발전 공장으로 바꿀 것이다.

면 린너에서 나노셀룰로오스를 생산하는 화학기계적 과정이 하루에 [25]10kg의 용량으로 입증되었습니다.

구조 및 속성

실리카 표면에 흡착된 카르복시메틸화 나노셀룰로오스의 AFM 높이 이미지.스캔한 표면적은 1µm입니다2.

치수 및 결정성

다양한 소스로부터 파생된 나노셀룰로오스의 초미세 구조는 광범위하게 연구되어 왔다.투과 전자 현미경(TEM), 전자 현미경(SEM)주사, 원자력 현미경(AFM), 광각 X선 산란(WAXS), 작은 입사각 X선 회절과 고체 상태와 같은 기술 개개 cross-polarization 마법의 각도 회전하고(CP/MAS), 핵자기 공명(NMR)와 분광기 characteri는 데 사용되었다.ze 전형적으로 건조된 나노셀룰로오스 형태학.[26]

현미경 기술과 이미지 분석의 조합은 섬유 폭에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 섬유 길이 결정은 얽힘과 개별 나노섬유의 [27][28][page needed]양끝을 식별하는 데 어려움이 있기 때문에 더욱 어렵습니다.또한 나노셀룰로오스 현탁액은 균질하지 않고 셀룰로오스 나노섬유 및 나노섬유다발을 포함한 다양한 [29]구조성분으로 구성될 수 있다.

현탁액에서 효소적으로 전처리된 나노셀룰로오스 섬유에 대한 연구에서 cryo-TEM을 사용하여 크기와 크기 분포를 확인하였다.섬유섬유는 대부분 직경이 ca. 5nm로 다소 단분산된 것으로 확인되었지만, 때때로 두꺼운 섬유다발이 [13]존재했다.AFM은 초음파와 '산화 전처리'를 조합함으로써 가로 치수가 1nm 미만인 셀룰로오스 미세섬유를 관찰했다.두께 치수의 하단부는 약 0.4 nm로 셀룰로오스 단층 [30]시트의 두께와 관련이 있습니다.

골재 폭은 스웨덴의 Innventia AB가 개발한 CP/MAS NMR에 의해 결정될 수 있으며, 나노셀룰로오스(효소 전처리)에도 효과가 있는 것으로 입증되었습니다.평균 폭 17 nm는 SEM 및 TEM에 적합한 NMR 방식으로 측정되었습니다.TEM을 사용하여 카르복시메틸화 펄프의 나노셀룰로오스 값이 15nm로 보고되었습니다.그러나 얇은 섬유도 검출할 수 있습니다.Wögberg 등은 약 0.5meq./g의 [14]전하 밀도를 가진 나노셀룰로오스의 섬유 너비를 5~15nm로 보고했다.이소가이 그룹은 1.5meq./g의 [31]전하 밀도를 갖는 TEMPO 산화 셀룰로오스의 섬유질 폭이 3~5nm라고 보고했다.

펄프 화학은 나노셀룰로오스 미세구조에 큰 영향을 미친다.카르복시메틸화는 섬유 표면에서 하전된 그룹의 수를 증가시켜 섬유화 해방을 용이하게 하고 섬유화 폭이 10~[32]30nm인 효소적으로 전처리된 나노셀룰로오스에 비해 더 작고 균일한 섬유화 폭(5~15nm)을 낳는다.나노셀룰로오스의 결정성 및 결정구조 정도.나노셀룰로오스는 셀룰로오스 결정 I 구성을 나타내며 나노셀룰로오스의 제조에 따라 결정도가 변화하지 않는다.결정성의 정도에 대한 일반적인 값은 약 63%[32]였다.

점성

나노셀룰로오스 분산의 레올로지 연구가 이루어졌다.[33][13]저장 및 손실 계수는 0.125%~5.9%의 모든 나노셀룰로오스 농도에서 각 주파수와 무관하다는 것을 밝혀냈다.저장 계수 값은 셀룰로오스 나노히커 결과(3% [13][33]농도의 경우 104Pa)에 비해 특히 높다.또한 농도가 0.125%에서 5.9%로 증가하면 저장 계수가 5단계 증가하므로 농도 의존성이 높다.나노셀룰로오스 겔은 또한 매우 전단 얇아집니다(전단력이 도입되면 점도가 손실됨).전단 솎아내기 동작은 다양한 코팅 애플리케이션에서 [13]특히 유용합니다.

기계적 특성

결정성 셀룰로오스는 약 140–220 GPa의 강성을 가지고 있으며, 이는 케블라 섬유와 견줄만하고 유리 섬유보다 우수하며, 두 가지 모두 상업적으로 플라스틱을 강화하기 위해 사용됩니다.나노셀룰로오스로 만든 필름은 강도가 높고(200MPa 이상), 강성이 높지만(20GPa [34]내외) 높은[clarification needed] 변형률(12%)이 없다.강도/중량비는 스테인리스강의 [35]8배입니다.나노셀룰로오스 섬유는 강도가 높고(최대 1.57GPa), 강성이 높다(최대 86GPa).[36]

장벽 속성

반결정성 폴리머에서 결정성 영역은 가스 투과성이 없는 것으로 간주된다.결정성이 비교적 [32]높기 때문에 섬유간 강한 결합(고응집 에너지 밀도)에 의해 서로 밀착된 고밀도 네트워크를 형성하는 나노 파이버의 능력과 결합하여 나노 셀룰로오스가 [31][37][38]장벽 물질로 작용할 수 있다는 것이 제시되어 왔다.보고된 산소 투과율 값은 제한적이지만, 보고에 따르면 높은 산소 장벽 특성은 나노 셀룰로오스 필름에 기인합니다.한 연구에서는 23°C 및 0% [37]RH에서 5µm 박막 나노셀룰로오스 필름에 대해 0.0006(cm3 µm)/(m2 day kPa)의 산소 투과율을 보고했다.관련 연구에서 PLA 표면에 나노셀룰로오스층을 첨가했을 때 폴리락타이드(PLA)막의 산소 투과율이 700배 이상 감소했다고 [31]보고되었습니다.

나노셀룰로오스 막 밀도와 다공성이 막 산소 투과율에 미치는 영향을 연구했습니다.[39]어떤 저자들은 모순에서 산소 차단성과 함께 있는 것 같nanocellulose films,[40][34][41]에, 반면 Aulin에 있는 중요한 다공성을 보고하고 있다.[37]는nanocellulose 필름 밀도 가까이 결정 셀룰로오스(셀룰로오스 Iß 결정 구조, 163g/cm3)[42]의 밀도 0에 다공성 닫히면서는 매우 밀집되어 영화를 표시하여 측정했다.

셀룰로오스 나노입자의 표면기능성 변화도 나노셀룰로오스막의 투과성에 영향을 미칠 수 있다.음전하 셀룰로오스 나노히스커로 구성된 필름은 음전하 이온의 투과성을 효과적으로 감소시키고 중성 이온은 사실상 영향을 받지 않습니다.양전하를 띤 이온이 [43]막에 축적되는 것이 확인되었다.

Multi-Parametric Surface Plasmon Resonance는 자연, 변형 또는 코팅된 나노셀룰로오스의 장벽 특성을 연구하는 방법 중 하나입니다.서로 다른 오염 방지, 수분, 용매, 항균 장벽 제제의 품질을 나노 스케일로 측정할 수 있습니다.흡착 속도 및 팽창 정도를 라벨 [44][45]없이 실시간으로 측정할 수 있습니다.

액정, 콜로이드 유리 및 하이드로겔

나노셀룰로스(대부분의 강성 CNC)는 이방성 형태와 표면 전하로 인해 제외 부피가 높으며 임계 부피 [46]분율을 넘어 콜레스테르성 액정으로 자가 조립됩니다.나노셀룰로오스 액정은 입자 [47]레벨의 오른손 비틀림 때문에 왼손잡이이다.나노셀룰로오스 상 거동은 이온 전하 스크리닝의 영향을 받기 쉽다.이온 강도의 증가는 매력적인 [48]잔에 나노셀룰로오스 분산을 정지시킨다.이온 강도를 더욱 높이기 위해 나노셀룰로스는 응집되어 [49]하이드로겔이 된다.

벌크 폼 및 에어로겔

나노셀룰로오스는 에어로겔/폼을 균일하게 또는 복합적으로 만드는 데도 사용할 수 있습니다.폴리스티렌계 발포제를 대체하기 위해 나노셀룰로오스계 발포제가 포장용으로 연구되고 있다.Svagan 등은 나노셀룰로오스가 동결 건조 기술을 사용하여 [50]녹말 거품을 강화할 수 있다는 것을 보여주었다.목재 펄프 섬유 대신 나노셀룰로오스를 사용하는 장점은 나노섬유가 녹말 거품의 얇은 세포를 보강할 수 있다는 것이다.또한 다양한 동결건조 및 초임계
2 CO건조 기술을 적용한 순수 나노셀룰로오스 에어로겔을 제조할 수 있다.에어로겔과 발포재를 다공질 [51][52]템플릿으로 사용할 수 있습니다.셀룰로오스 I 나노섬유 현탁액에서 제조된 견고하고 높은 다공성 발포체를 Sehaqui 등에 의해 연구하였다. 발포체 [53]내 밀도와 나노섬유 상호작용을 제어함으로써 압축을 포함한 광범위한 기계적 특성을 얻었다.또한 셀룰로오스 나노히커는 저전력 소음을 이용하여 물에 겔로 만들 수 있으며, 이는 셀룰로오스 에어로겔 [52]중 표면적이 가장 높고(> 600m2/g), 건조 시 수축률이 가장 낮은 에어로겔을 발생시켰다(6.5%).Aulin et al.[54]의 또 다른 연구에서는 동결건조에 의한 나노셀룰로오스의 구조화된 다공질 에어로겔의 형성이 입증되었다.동결건조 전 나노셀룰로오스 분산 농도를 선택하여 에어로겔의 밀도와 표면 질감을 조정하였다.불소화 실란의 화학 증기 증착을 사용하여 에어로겔을 균일하게 코팅하여 비극성 액체/오일에 대한 습윤 특성을 조정했습니다.저자들은 동결 건조 기술과 나노 셀룰로오스 분산의 농도 변화에 의해 생성된 다른 척도의 거칠기와 다공성을 사용하여 셀룰로오스 표면의 습윤 거동을 초습성과 초발진성 사이에서 전환할 수 있다는 것을 입증했다.그러나 글루코노박터 균주에 의해 생성된 셀룰로오스 동결건조 기술을 이용하여 비교적 많은 나노섬유가 내부에 분산된 셀룰로오스 섬유의 다공질 네트워크를 바이오싱크함으로써 구조화 다공질 셀룰로오스 발포체도 얻을 수 있다.Olsson [55]등은 이러한 네트워크에 금속 수산화물/산화물 전구체를 더욱 함침시킬 수 있으며, 이는 셀룰로오스 나노섬유를 따라 쉽게 접목된 자성 나노입자로 변할 수 있음을 입증했다.자성 셀룰로오스 폼은 나노 셀룰로오스의 많은 새로운 응용을 가능하게 할 수 있으며, 60mg 셀룰로오스 에어로겔 폼 내에서 1g의 물을 흡수하는 최초의 원격 작동 자기 슈퍼 스펀지가 보고되었다.특히 이러한 다공질 발포체(98% 이상의 공기)는 강력한 자기 나노페이퍼로 압축되어 다양한 용도로 기능성 막으로 사용될 수 있습니다.

피커링 유화 및 발포

나노셀룰로스는 피커링 메커니즘을 통해 유화 및 기포를 안정화시킬 수 있습니다. 즉, 유수 또는 공기-수 계면에서 흡착하여 에너지적으로 불리한 접촉을 방지합니다.나노셀룰로스는 수개월 동안 안정적이고 고온 및 [56][57]pH 변화에 견딜 수 있는 4~10μm 범위의 물방울 크기의 유화액을 형성한다.나노셀룰로스는 유수계면[58] 장력을 감소시키고 표면 전하가 유화액 방울 내에서 정전기적 반발을 유발합니다.염분유기전하 스크리닝 시 물방울이 응집되지만 응집되지 않아 강력한 입체 [59]안정화를 나타낸다.유화액 방울은 인간의 위에서도 안정되어 나노셀룰로오스 안정화 유화액을 친유성 [60]약물의 흥미로운 경구 전달 시스템으로 만듭니다.유화와는 대조적으로 천연 나노셀룰로스는 일반적으로 발포의 피커링 안정화에 적합하지 않으며, 이는 주로 친수성 표면 특성이 90° 미만(적어도 [61]수상에 의해 젖음)을 초래하기 때문이다.소수성 표면 개질이나 폴리머 그라프트를 이용하여 나노셀룰로스의 표면 소수성 및 접촉각을 높일 수 있어 [62]기포의 피커링 안정화도 가능하다.표면 소수성을 더욱 높임으로써 90°[63][64] 이상의 접촉각을 나타내는 역유중수 유화액을 얻을 수 있다.또한 나노셀룰로스는 두 개의 호환되지 않는 수용성 [65]고분자가 존재하는 상황에서 수중 유화를 안정시킬 수 있다는 것이 입증되었다.

셀룰로오스 나노파이버 플레이트(CNFP)

보텀 업 어프로치를 사용하면, 저밀도, 고강도, 인성, 및 열치수 안정성이 뛰어난 고성능 벌크 머티리얼을 작성할 수 있습니다.셀룰로오스 나노섬유 하이드로겔은 생합성에 의해 생성된다.하이드로겔은 고분자 용액 또는 표면 개조를 통해 처리된 다음 80°C에서 열간 압착됩니다.그 결과 가공성이 뛰어난 벌크 재료입니다.CNFP의 초미세 나노섬유 네트워크 구조는 보다 광범위한 수소 결합, 높은 면내 배향 및 마이크로 파이버 네트워크의 "[66]3방향 분기점"을 초래합니다.이 구조는 응력을 분산시키고 균열 형성 및 전파에 장벽을 추가하여 CNFP의 고강도를 제공한다.이 구조에서 약한 고리는 박리를 초래할 수 있는 프레스층 간의 결합입니다.박리를 줄이기 위해 하이드로겔은 실리콘산으로 처리될 수 있으며, 이는 핫 프레스 [66]시 층 간에 강력한 공유 결합을 형성합니다.

표면 수정

나노셀룰로오스의 표면 개조는 현재 많은 [67]관심을 받고 있다.나노셀룰로오스는 반응 가능한 표면에 고농도의 수산기를 나타낸다.그러나 수소 결합은 표면 수산화기의 반응성에 강한 영향을 미친다.또한 글루코시드산 및 리그닌 조각 등의 나노셀룰로오스 표면의 불순물을 표면 개질 전에 제거하여 배치 [68]간에 허용 가능한 재현성을 얻을 필요가 있다.

안전 측면

나노셀룰로오스 가공은 마찰 연삭이나 스프레이 건조 시 미세입자에 크게 노출되지 않는다.나노셀룰로오스 노출 후 마우스 또는 인간 대식세포에 대한 염증 효과 또는 세포독성의 증거가 관찰되지 않습니다.독성 연구 결과에 따르면 나노셀룰로오스는 세포독성이 없으며 대식세포의 염증 계통에 영향을 주지 않는다.또한 나노셀룰로오스는 환경 관련 [69]농도에서 Vibrio fischeri에 급성 독성이 없다.

잠재적인 응용 프로그램

셀룰로오스 나노크리스탈이 바이오 무지개빛 세킨으로 자가 조직화되었습니다.

나노셀룰로오스의 특성(예: 기계적 특성, 성막 특성, 점도 등)은 많은 [70]응용 분야에서 흥미로운 재료가 됩니다.

나노셀룰로오스 재활용[71] 차트
나노셀룰로오스[72] 기판상의 GaAs 전자제품

종이와 판지

나노셀룰로오스 기판상의 구부릴 수 있는 태양전지

종이 및 판지 제조 분야에서는 나노셀룰로스가 섬유결합 강도를 높여 종이 [73][74][75]재료에 강한 보강 효과를 가져올 것으로 기대된다.나노셀룰로오스는 내유형 종이에서는 장벽으로, 상품형 종이 및 보드 [76][77][78][79]제품에서는 유지력, 건조 강도 및 습식 강도를 높이기 위한 습식 첨가제로 유용할 수 있다.CNF를 종이 및 판지 표면에 코팅 재료로 도포하면 장벽 특성, 특히 공기 저항성과[80] 그리스/[80][81][82]오일 저항성이 개선되는 것으로 나타났습니다.또한 판지(연기 표면)[83]의 구조 특성도 향상시킵니다.MFC/CNF 현탁액의 점도가 매우 높기 때문에 이러한 현탁액을 종이/판지에 적용하는 데 사용할 수 있는 코팅 기술의 유형이 제한됩니다.종이/판지에 MFC 표면을 도포하기 위해 사용되는 코팅 방법으로는 로드 코팅,[82] [81]사이즈 프레스, 스프레이 코팅,[84] 폼 코팅 및 슬롯 다이 [80]코팅이 있습니다.또한 판지의 장벽, 기계적 특성 및 인쇄 특성을 개선하기 위한 미네랄 안료와 MFC 혼합물의 습식 표면 적용도 [86]연구되고 있습니다.

나노셀룰로오스는 유연하고 광학적으로 투명한 종이를 만드는 데 사용될 수 있습니다.이러한 종이는 재활용이 가능하고 생물학적 물체와 호환되며 [72]생분해되기 쉽기 때문에 전자 기기에 매력적인 기판이다.

컴포지트

앞에서 설명한 바와 같이 나노셀룰로오스의 성질은 플라스틱 강화에 유용한 재료이다.나노셀룰로오스는 [87][88]거미줄보다 더 강하고 단단한 필라멘트로 방적될 수 있다.나노셀룰로오스는 열경화성수지, 녹말기반의 매트릭스, 콩단백질, 고무라텍스, 폴리(액타이드)의 기계적 특성을 향상시키는 것으로 보고되었다.하이브리드 셀룰로오스 나노섬유-점토 광물 복합물은 흥미로운 기계적,[89] 가스 장벽 및 내화성 특성을 나타낸다.복합 용도는 코팅 [90]및 필름, 페인트, 발포, 포장으로 사용할 수 있습니다.

음식.

나노셀룰로오스는 다양한 식품에서[91] 증점제, 향미담체, 현탁안정제 등으로 사용되는 탄수화물 첨가물의 저칼로리 대체물로 사용할 수 있다.충전재, 크래시, 칩, 웨이퍼, 수프, 그레이비, 푸딩 등을 생산하는 데 유용합니다.식품 응용은 나노셀룰로오스 겔의 레올로지 거동에서 발생합니다.

위생 및 흡수성 제품

이 분야에는 슈퍼 흡수성 재료(예: 요실금 패드 재료), 슈퍼 흡수성 폴리머와 함께 사용되는 나노 셀룰로오스, 조직의 나노 셀룰로오스, 부직포 제품 또는 흡수성 구조 및 항균 필름 [citation needed]등이 있습니다.

유화 및 분산

나노셀룰로오스는 에멀젼의 일반적인 영역과 다른 [92][93]분야에서의 분산 분야에서 잠재적인 응용이 있습니다.

의료, 화장품 및 제약

화장품 및 의약품에 나노셀룰로오스를 사용하는 것이 제안되었습니다.

  • 생리대, 탐폰, 기저귀 또는 상처 드레싱에 사용되는 동결건조 나노셀룰로오스 에어로겔
  • 모발, 속눈썹, 눈썹, 손톱 등 화장품의 복합 코팅제로 나노셀룰로오스 사용
  • 장질환 치료를 위한 정제 형태의 건조 고체 나노셀룰로오스 조성물
  • 생체화합물 및 생체화합물을 코드하는 핵산 스크리닝용 나노셀룰로오스 필름
  • 백혈구 프리 수혈용 나노셀룰로오스 일부에 기초한 여과재
  • 나노셀룰로오스 및 폴리히드록실화 유기화합물로 이루어진 볼코덴탈 제제
  • 분말 나노셀룰로오스는 의약품 조성물에서도 제거제로 제안되어 왔다.
  • 광반응성 유해물질 퍼지제 조성물 중 나노셀룰로오스
  • 잠재적인 생물의학 [94]및 생명공학 응용을 위한 탄성 저온 구조 겔.
  • 3D 세포 배양 매트릭스

바이오 기반 전자제품 및 에너지 스토리지

나노셀룰로오스는 새로운 형태의 "바이오 기반 전자제품"의 길을 열어줄 수 있으며, 나노셀룰로오스와 인터랙티브한 재료를 혼합하여 새로운 인터랙티브 섬유, 필름, 에어로겔, 하이드로겔 및 종이를 [95]만들 수 있습니다.예: PEDOT와 같은 전도성 폴리머와 혼합된 나노셀룰로오스:PSS는 시너제틱한 효과를 발휘하여 에너지 스토리지 애플리케이션에서 중요한 전자 전도성과 이온 전도성이 매우[96] 혼합되어 있습니다.나노셀룰로오스와 카본나노튜브의 혼합에서 방적된 필라멘트는 양호한 전도성과 [97]기계적 특성을 보여줍니다.카본 나노튜브로 장식된 나노셀룰로오스 에어로겔은 강력한 압축성 3D 슈퍼 캐패시터 장치로 [98][99]제작될 수 있습니다.나노셀룰로오스의 구조는 바이오 기반의 트라이보전 발전기와[100] 센서로 바뀔 수 있다.

패션을 위한 바이오 기반 시퀀스

셀룰로오스 나노결정체는 각도 의존적인 무지개색을 가진 키랄 네매틱 구조로[101] 자가 구성될 수 있는 가능성을 보여주었다.따라서 화석 기반 시퀀스에 비해 금속성 눈부심과 작은 풋프린트를 가진 완전 바이오 기반 시퀀스를 제조할 수 있습니다.

기타 응용 프로그램

  • 초백색 [102]코팅용 산란성이 높은 재료입니다.
  • 다른 용제에서 셀룰로오스 용해 활성화
  • 섬유막, 셀룰로오스 유도체 등의 재생 셀룰로오스 제품
  • 담배 필터 첨가제
  • 배터리 분리기의 유기 금속 변형 나노 셀룰로오스
  • 도전성 재료의 보강
  • 확성기막
  • 고휘발막
  • 컴퓨터[35][103] 컴포넌트
  • 콘덴서[99]
  • 경량 차체 장갑 및 탄도[35] 유리
  • 부식 방지제[104]
  • 무선 렌즈

상업 생산

목질 나노셀룰로오스는 1983년 Herrick과 Turbak에 [6]의해[7] 처음 생산되었지만 높은 생산 에너지 소비와 높은 생산 비용 때문에 상업적인 생산이 2010년으로 연기되었습니다.Innventia AB(스웨덴)는,[106] 최초의 나노 셀룰로오스 시험 생산 공장 2010을 설립했습니다.마이크로 및 나노 섬유화 셀룰로오스를 적극적으로 생산하는 기업과 연구 기관에는 다음이 포함됩니다.American Process(미국), Borregaard(노르웨이), CelluComp(영국), Chuetsu Pulf and Paper(일본), CTP/FCBA(프랑스), Daicel(일본), Dai-ichi Kyogo(일본), Empa(스위스), FiberLean Technologies(프랑스)iko PMC(일본), Stora Enso(핀란드), Sugino Machine(일본), Suzano(브라질), Thangin Haojia Celulos Co.Ltd(중국), Maine(미국), UPM(핀란드), US임산물연구소(미국), VTT(핀란드), Weidmann Fiber Technology(스위스).[107]셀룰로오스 나노 결정을 적극적으로 생산하는 기업과 연구 기관에는 다음이 포함됩니다.Alberta Innovates(캐나다), American Process(미국), Blue Goose Biorefineries(캐나다), CelluForce(캐나다), FPInnovations(캐나다), Hangsou Yeuha Technology Co.(중국), Meloda(이스라엘/스웨덴), Sweatweatwater Energy(천진), Sangziano(천진),Ltd(중국), 미국 임산물연구소(미국)[107] 등 셀룰로오스 필라멘트를 적극적으로 생산하는 기업 및 연구기관에는 크루거(캐나다), 퍼포먼스 바이오 필라멘트(캐나다), 톈진 하오자 셀룰로오스(주) 등이 있습니다.Ltd(중국)[107]

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