Abstrakti
Selluloosan nanokuidut (SNK) ovat tärkeä nanoselluloosien kategoria ja ovat herättäneet kiinnostusta materiaalitieteissä, koska ne ovat lupaavia uusiutuvia raaka-aineita moniin sovelluksiin. Tässä työssä tutkitaan uusia valmistustapoja SNK:hin pohjautuville materiaaleille erilaisten ominaisuusyhdistelmien mahdollistamiseksi. Valmistustapojen kannalta SNK:jen keskeisinä piirteinä tunnistettiin niiden morfologia ja selluloosalle ominaiset kemiallis-fysikaaliset pintaominaisuudet.
Monet polysakkaridit sitoutuvat peruuttamattomasti SNK:jen pinnalle vesi-ympäristössä, mitä hyödyntäen Julkaisussa 1 esitetään yksinkertainen tapa muokata SNK:hin perustuvien materiaalien ominaisuuksia (tässä tapauksessa märkälujuutta) yhdistämällä SNK:t ärsykevasteisen polysakkaridin kanssa.
Selluloosan pintaa on mahdollista muokata myös kemiallisesti ja nanofibrillien pintavarausta lisättäessä ne voivat osallistua ioniseen kompleksointiin. Julkaisussa 2 esitetään tapa koostaa SNK:ista ja polyelektrolyyteistä pitkiä kuituja rajapintakompleksoinnilla vedessä. Esitetyllä valmistustavalla on helppoa valmistaa selkeästi osittuneita kaksikomponenttikuituja, jotka voivat muuttaa muotoaan vasteena ilmankosteuden muutoksiin.
SNK:t soveltuvat lujien ja jäykkien kuitujen koostamiseen, mutta niiden suuntautuneisuuden lisääminen venyttämällä johtaa kuitenkin tyypillisesti haurastumiseen. Julkaisussa 3 esitetään miten voi suunnata SNK:ja pursotusprosessin aiheuttamilla leikkausvoimilla ja saavuttaa paremmat mekaaniset ominaisuudetilman haurastumista. Näin aikaansaadaan ennennäkemättömän sitkeitä SNK-pohjaisia kuituja.
SNK:illa on korkea persistenssipituus ja taipumus sitoutua toisiinsa vetysidoksilla. Nämä ominaisuudet tekevät SNK:ista hyvin sopivia huokoisten materiaalien, kuten aerogeelien, valmistukseen. Julkaisussa 4 esitetään tapa valmistaa SNK:ista läpinäkyviä aerogeelimembraaneja huoneilman olosuhteissa. Nämä membraanit soveltuvat mm. kaasuvirtauksen suodatukseen ja läpinäkyvien ja taipuisien johtimien valmistamiseen.SNK:jen paksuusjakauma riippuu niiden valmistustavasta. Julkaisussa 5 esitetään miten SNK:ihin perustuvien materiaalien valonsirotustehokkuutta voidaan säätää huokoisuuden ja halkaisija-jakauman kautta. Valon eteneminen muuttuu superdiffusiiviseksi voimakkaimmin sirottavissa membraaneissa.
Tämä työ tarjoaa näkökulmia suhteeseen, joka vallitsee SNK:jen perusominaisuuksien, niiden käsittelytapojen ja ominaisuusyhdistelmien välillä. Työssä esitetyt käsittelytavat tarjoavat suoria kehityssuuntia kaupallisillekin toimijoille, sekä uudet saavutetut ominaisuuksien yhdistelmät laajentavat mahdollisten sovelluskohteiden kirjoa entisestään.
Julkaisun otsikon käännös | Selluloosan nanokuituihin perustuvat materiaalit |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-7788-8 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-7789-5 |
Tila | Julkaistu - 2018 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- nanoselluloosa
- selluloosan nanokuidut
- prosessointi
- aerogeeli
- huokoisuus
- polyelektrolyyttien kompleksointi
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Selluloosan nanokuituihin perustuvat materiaalit'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
-
OtaNano Nanomikroskopiakeskus
Seitsonen, J. (Manager) & Rissanen, A. (Other)
OtaNanoLaitteistot/tilat: Facility