Потенциальные сферы применения варьируются от создания новых видов коммерчески полезных материалов и использования в медицине до использования в пищевой и фармацевтической промышленности

Наноцеллюлоза-новый биоматериал

Целлюлоза – это биополимер, который состоит из длинных цепочек глюкозы с уникальными структурными качествами, доступность которых практически неисчерпаема. Целлюлоза очень прочна, но химическим путем может быть преобразована множеством способов, и при этом она будет изменять свои характеристики. Кроме того, целлюлоза является материалом, подверженным биологическому разложению. В поиске новых полимерных материалов с определенными желаемыми характеристиками ученые разработали такие вещества, как высокоэффективные композиты, в состав которых входят нановолокна целлюлозы. В форме облегченных конструкционных материалов эти композиты имеют те же механические качества, что и сталь. При этом, в качестве нанопористой "био"-пены они представляют собой альтернативу традиционным теплоизоляционным материалам.

В последнее время наноцеллюлоза находится в центре промышленного и научного интереса и рассматривается как новый биоматериал. Потенциальные сферы применения варьируются от создания новых видов коммерчески полезных материалов и использования в медицине до использования в пищевой и фармацевтической промышленности. Ученые разработали процесс производства наноцеллюлозного порошка – сырья для создания полимерных композитов, которые могут использоваться, например, в облегченных конструкциях автомобильной промышленности или в качестве мембраны и фильтра в биомедицинских применениях.

Исследователи вырастили кристаллы металлов прежде невиданной формы, подобрав и закристаллизовав соответствующие по форме волокна хлопковой целлюлозы. Полученные кристаллы могут найти применение во многих областях нанотехнологии.

На наноуровне кристаллы целлюлозы являются бездефектными, вследствие чего обладают чрезвычайно высокой прочностью. Поверхность этих наночастиц химически активна и может быть модифицирована для придания им желаемых свойств, что определяет широкий спектр возможных применений наноцеллюлозы.

Области применения наноцеллюлозы:

- Производство продуктов здорового питания;

- Сырье для фармацевтики и косметики;

- Производство бумаги, картона, ламинатов;

- Производство модифицированной древесины;

- Производство дражированных семян;

- Биоразлагаемые композитные материалы;

- Сенсоры, "умная" упаковка;

- Основа для катализаторов;

- Латексы, полимербетоны, краски, лаки, грунтовки, клеи;

- Аэрогели, мембраны, адсорбенты, пены;

Углепластик

Углепластики (или карбон, карбонопластики, от "carbon", "carbone" – углерод) – полимерные композиционные материалы из переплетённых нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (например, эпоксидных) смол. Плотность – от 1450 кг/куб.м.

Материалы отличаются высокой прочностью, жёсткостью и малой массой, часто прочнее стали, но гораздо легче (по удельным характеристикам превосходит высокопрочную сталь, например 25ХГСА).

Вследствие дороговизны (при экономии средств и отсутствии необходимости получения максимальных характеристик) этот материал обычно применяют в качестве усиливающих дополнений в основном материале конструкции.

Основная составляющая часть углепластика – это нити углерода. Такие нити очень тонкие (примерно 0.005-0.010 мм в диаметре), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно. Из этих нитей сплетаются ткани. Они могут иметь разный рисунок плетения (ёлочка, рогожа и др.).

Для придания ещё большей прочности ткани из нитей углерода кладут слоями, каждый раз меняя угол направления плетения. Слои скрепляются с помощью эпоксидных смол.

Применяется для изготовления лёгких, но прочных деталей, например: велосипеды, кокпиты и обтекатели в автомобильных гонках, рыболовные удилища, мачты для виндсёрфинга, бамперы, пороги, двери, крышки капотов на спортивных автомобилях, несущие винты вертолётов.

Нити углерода обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода.

Температурная обработка состоит из нескольких этапов.

Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250°C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры.