Wofür wird Nanozellulose verwendet?

Wenn Menschen das Wort „Nano“ erwähnen, denken sie normalerweise an einige High-Tech-Technologien oder -Produkte. Nanocellulose ist ein lineares Material mit einem sehr kleinen Durchmesser, der sich auf der Nanometerebene befindet, aber seine Länge ist sehr gering, daher wird es Nanofaser genannt. Nanofasern werden häufig verwendet, insbesondere in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Nanocellulose spielt eine wichtige Rolle und hat viele der folgenden Verwendungszwecke.

Anwendung von Nanocellulose:

Nanofasern haben ein breites Anwendungsspektrum. Wenn Nanofasern beispielsweise in die Oberfläche von Stoffen implantiert werden, können sie einen stabilen Gasfilm bilden und so ein amphiphiles Grenzflächengewebe erzeugen, das wasserdicht, ölbeständig und schmutzabweisend ist. Moderne Schutzkleidung aus Nanofasern besteht aus einem porösen Gewebe mit einer Membran, die nicht nur Luft durchlässt und atmungsaktiv ist, sondern auch Wind abhält und feine Partikel filtert, Barriereeigenschaften gegen Aerosole besitzt und vor biologischen und chemischen Waffen sowie giftigen Substanzen schützen kann. Darüber hinaus können Nanofasern auch zur Reinigung und Filtration chemischer und pharmazeutischer Produkte eingesetzt werden.

Herstellung

Die Herstellung von Nanofasern kann grob in drei Kategorien unterteilt werden.

1. Molekulare Technologie-Herstellungsmethode: Die Herstellung von Einzelröhren- oder Mehrröhrenbündeln aus Kohlenstoffnanoröhren wird immer häufiger beschrieben. Es gibt drei Hauptherstellungsmethoden: Lichtbogenentladungsmethode, Laserablationsmethode und Festbett-Katalyse-Crackmethode. Bei den ersten beiden Methoden sind die Trennung und Reinigung aufgrund des gleichzeitigen Auftretens verschiedener Formen von Kohlenstoffprodukten schwierig. Bei der Lichtbogenentladungsmethode wird ein Graphitstab in einen mit Wasserstoff gefüllten Behälter gegeben und mithilfe einer Hochspannungslichtbogenentladung Kohlenstoffnanoröhren an der Kathode abgeschieden. Das katalytische Crackverfahren im Festbett stellt Kohlenstoffnanoröhren aus Erdgas her. Das Gas wird über einen aktivierten Katalysator auf einer Verteilerplatte zum Sieden gebracht, und Kohlenstoffnanoröhren wachsen auf der Oberfläche des Katalysators. Dieses Verfahren hat die Vorteile eines einfachen Prozesses, niedriger Kosten, einer einfachen Kontrolle der Größe der Kohlenstoffnanoröhren, einer großen Länge und einer hohen Ausbeute, allerdings kann der Katalysator bei diesem Verfahren nur in Form eines dünnen Films ausgedehnt werden.

2. Spinnvorbereitungsverfahren Dieses Verfahren kann in ein Polymerstrahl-Elektrostatik-Streckspinnverfahren, ein Insel-Mehrkomponenten-Spinnverfahren und ein Einschnecken-Mischspinnverfahren unterteilt werden. Durch das Einschnecken-Mischverfahren lassen sich Fasern mit einer Stärke von 0,001 dtex (ca. 10 nm) herstellen.

3. Biologische Aufbereitungsmethode: Bei dieser Methode werden Bakterien zur Züchtung feinerer Zellulose eingesetzt. Die von amerikanischen Wissenschaftlern aus Acetobacter xylinum synthetisierte Nanozellulose enthält kein Lignin, weist eine hohe Kristallinität, einen hohen Polymerisationsgrad, eine gute Molekülorientierung und hervorragende mechanische Eigenschaften auf.