PLASTİKLERE MÜKEMMEL BİR ALTERNATİF OLARAK

Bugün, PP, PE, PVC ve benzerlerini içeren petrole dayalı plastikler, ortamdaki en büyük kirlilik kaynağı haline geldi.

Çoğunlukla sert bozulmalarından ve insana ve diğer türlere yönelik bir dizi tehdide neden olmalarından kaynaklanmaktadır. Plastik ürünlerin değiştirilebilmesi için Ambalaj için sürdürülebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir kalitede malzemeler geliştirmek için şu anda devam eden birçok çaba var.

Vahid Cava Kuzegaran

Analitik Kimyager (Doktora) / Nanografi Nano Teknoloji

Giriş

Çevre sorunlarının ve plastiklerin en geniş kırmızı uygulama sorununun üstesinden gelmek için selüloz ambalaj malzemelerinin, daha da önemlisi nano ölçekli selüloz liflerinin plastik yerine kullanılmasının uygun ve verimli olduğunu göstermiştir 1.

Selüloza Genel Bakış

Nanoteknolojiye dayalı endüstrilerin ilerici ticarileşmesinde, araştırmacılar ve sanayiciler nanoselüloz için yeni üretim yollarını ve uygulamalarını araştırıp araştırdıkları için nanoselüloz büyük önem taşıyor. Aslında, süper esnek ekranlar, bükülebilir piller, inanılmaz derecede yakıt tasarruflu arabalar, vücut zırhı ve gelecekteki filtreler gibi nanoselülozun büyük ve inanılmaz uygulamaları var. Örneğin ambalajlamada, çoğunlukla esnekliği, yenilebilirliği, biyolojik olarak parçalanabilirliği, şeffaflığı nedeniyle nano ölçekli selülozik parçacıkları ambalajlamaya dahil etmek için artan bir motivasyon vardır. antimikrobiyal doğa mekanik ve bariyer özellikleri.

Selüloz nedir?

Selüloz, yeryüzünde birçok farklı bitki türü tarafından yapılan milyarlarca tonluk hammadde olarak bol miktarda ve doğal olarak bulunur. Teknik olarak selüloz ucuz, hafif, termal olarak stabil bir organik bileşiktir ve yenilenebilir olduğu kadar doğal olarak biyolojik olarak parçalanabildiği için sürdürülebilir kimya standartlarını karşılayan en yaygın ajanlardan biridir. Bitkilerde selüloz lifleri, oldukça kristalli olan mikrofibriller tarafından üretilir. varlık. Selüloz, son yıllarda esnek elektronik ve ekranlar, tekstiller, sensörler, laminatlar, farmasötik kaplamalar, gıda ve aktüatörler 2 gibi alanlar üzerindeki önemli etkisi nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Kimyasal olarak konuşursak, selüloz lifleri, doğrusal bir yapı şeklinde yüz ila binlerce D-glikoz zincirinden yapılır. Farklı alg türlerinin ve yeşil bitki hücrelerinin duvarlarının önemli yapısal üyeleri olarak kabul edilirler. Bitki hücrelerinin duvarları, duvar dokusunda güçlendirilmiş çelik gibi davranan yaklaşık 40 tamamen uzatılmış selüloz zinciri içeren yaklaşık 100 nm’den daha az genişliğe sahip kristal yapıya sahip selüloz mikrofibrillerden oluşur ve hidrofobik kristal olmayan lignin ve nanokristalin yapılar olan hemiselüloz da dahil olmak üzere polisakkaritlerle çevrilidir. Buna göre, selüloz nanofiberler gibi selüloz bazlı nanoyapıların başlangıçta biyomoleküller olduğu ve Dünya’da bol miktarda bulunduğu ve doğal fotosentez prosedürü 3 ile doğal olarak daha büyük miktarlarda sentezlendiği belirtilmelidir.

Nanoselüloz / Selüloz Nanofiberler

Selüloz nanofiberler tipik olarak birkaç mikrometre ve 5 ila 20 nm genişliğindedir ve sulu çözeltilerde çözünürlüğü yoktur, ancak viskoz bir süspansiyon yapmak için çok mükemmel bir şekilde dağılırlar. Selüloz nanofiberleri anizotropik fiziksel özelliklere sahiptir. Yüksek kristalli selüloz nanofiberlerin elastik modülü, uzunlamasına ve enine yönler için sırasıyla 150 GPa ve 50 gpa’dır, temel olarak gerilmelerinin karşılık gelen suşa oranı olarak bilinir, Selüloz nanofiberler genellikle CNF takviyeli kompozitler gibi çevre dostu kompozitlerde uygulanamayacak kadar kısadır, oysa mükemmel mekanik özelliklere sahiptirler. Aslında,  nanofiberlerin mekanik özellikleri, çok ince ve mükemmel bir şekilde hizalandıklarında gelişir. Nanofiberlerin bu hizalanması, elektrik alanı, kesme kuvveti, manyetik alan ve mekanik gerdirme kullanan birçok araştırma projesinde rapor edilmiştir. Bu teknikler arasında, daha büyük ve endüstriyel ölçeklerde elde edilen ürünlerle kesme kuvvetine dayalı bir tür yönlendirme elde etmek çok basittir. Selüloz nanofiberlerin süspansiyon kalitesi ile ilgili olarak, bunların döndürülmesi CNF’LERİ elde etmenin etkili bir yolu gibi görünmektedir. Eğirmeye ek olarak, mekanik gerdirme aynı zamanda yüksek mekanik özelliklere ve geliştirilmiş hizalamaya sahip selüloz nanofiber elde etmenin etkili bir yoludur 2. Sürdürülebilir ve yenilenebilir bir makromolekül olarak selüloz büyük ilgi görmüştür ve birçok araştırmacının selüloz bazlı malzemeleri esas olarak nano ölçekte nanomalzemeler olarak pratik olarak yeni uygulamalarla incelemeleri için iyi bir motivasyondur. Nanoselüloz olarak da adlandırılan selüloz bazlı nanomalzemeler, nanokristalin selüloz (NCC), selüloz nanofiber, bakteriyel nanoselüloz ve nanofibrilasyonlu selüloz (NFC) olarak kategorize edilir. Bu nanoyapılı selüloz malzemeler, farklı ekstraksiyon yöntemi ve farklı kaynak 4 ile indüklenen partikül büyüklüğü, morfolojisi ve kristalliği bakımından farklı özelliklere sahiptir.

Atık su arıtımı için grafen bazlı malzemelerle ilgileniyorsanız,

blog yazımızı buradan okuyabilirsiniz.

Nanoselülozun Çevresel Etkisi

Aslında nanoselüloz, yüksek en boy oranı, düşük ısıl genleşme verimliliği, yüksek mekanik mukavemeti ve nano ölçekli özellikleri nedeniyle potansiyel olarak çevresel ve enerji amaçlı ve havacılık, stratejik alanlar, biyotıp ve elektronik bilgi gibi alanlarda uygulanabilir. Ek olarak, deniz organizmalarından ve doğal yenilenebilir özelliklere sahip bitkilerden kaynaklanan nanoselülozun sürdürülebilir doğası, rezervlerinde büyük bolluğa sahip çevre dostu bir malzeme olarak uygulanmasını teşvik etmektedir. Benzersiz özellikleri ve özellikleri, nanoselülozu plastik gibi yenilenmeyen malzemeler yerine kullanmak için ideal bir seçim haline getirerek onu bilimsel ve endüstriyel uygulamalarda ilgi odağı haline getirir. Nanopaperden türetilen nanoselüloz, esneklik, düşük termal genleşme, yüksek mekanik mukavemet, elektrik yalıtımı ve yüksek geçirgenlik dahil olmak üzere plastik filmlerin özelliklerinin çoğunu gösterir. Bu nedenle, selülozun pil ayırıcılar, elektronik cihaz alt tabakaları, kanalizasyon arıtma malzemeleri ve fotoelektrik ve termoelektrik malzemeler 5 olarak uygulanacağı geniş ve kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır.

Paketleme için Nanoselüloz Bazlı Nanopaper

Nanoselülozu çalı dalları, mahsul kamışları ve odun artıkları dahil olmak üzere bol bitkilerden izole etmek ve ayrıca plastik film kullanımının yerini almak üzere nanoselülozu nanopaper haline getirmek büyük önem taşır. Bununla birlikte,  yeni makale temel olarak hidrofiliktir ve neme karşı hassastır, bu da en yaygın şeffaf plastik filmlere kıyasla doğrudan tarım alanında, tıbbi ambalajlarda, elektrikli maddelerde, gıda ambalajlarında vb.Kullanılmasını zorlaştırır. Daha önce bahsedilen konularla ilgili olarak, nihayet hiyerarşik bir yapıya sahip bir dereceli nanopaper tasarlamak ve hidrofobikliği nanopaper ve su itici arıtmaya 5 iletmek için nanopaper’ı arıtmak için hidrofobik ajanların ve fonksiyonel grupların dahil edilmesi esastır.

Nanoselüloz Bazlı Kompozitler

Nanoselüloz bazlı kompozitler, doku mühendisliği için iskele, esnek elekler ve tıbbi implantlar dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalar için de uygun olabilir. Bu sırada nanoselüloz, ağırlıklı olarak ambalajlamada kullanılan petrol bazlı plastikler yerine kullanılacak çevre dostu bir alternatif olarak düşünülebilir. Bozunamayan plastiklerin aşırı uygulanması, doğrudan Pasifik Okyanusu’nda yüzen ve Amerika Birleşik Devletleri’nin iki katı büyüklüğündeki plastik çöplerden oluşan Büyük Pasifik Çöp Yaması gibi büyük ekolojik felaketlere neden oldu.

Sonuç

Nanoselülozun çeşitli endüstrilerdeki uygulamaları teknolojiye bağımlıdır ve elektrospinning, kompozit ekstrüzyon, döküm buharlaştırma, katman katman montaj ve selüloz kompozitleri içerir. Nanoselülozun gıda ambalajına uygulanması, gıda içeriğinin bozulmasını önlediği, gıda içeriğine oksijen girişini engellediği, polistiren bazlı telefonların uygulanmasının yerini aldığı, gıda raf ömrünü uzattığı ve gıda kalitesini iyileştirdiği için çeşitli amaçlar için oldukça arzu edilmektedir.