Abstrakti
Tämä väitöskirja kuvaa metyyliselluloosapohjaisten nanokomposiittivalokuitujen kehitysprosessin alkaen raaka-aineena käytettävien hydrogeelien valmistuksesta kuitujen kehräämiseen ja lopulta optisten kuitujen ominaisuuksien tutkimiseen ja muokkaamiseen. Lisäksi polyelektrolyyttien rajapintalkompleksointia tarkastellaan vaihtoehtoisena menetelmänä nanoselluloosakomposiittikuitujen valmistukseen. Selluloosapohjaiset toiminnalliset nanokomposiittimateriaalit muodostavat koko väitöskirjan kattavan yhteisen teeman.
Julkaisussa I tarkastellaan mekaanisesti ja optisesti säädeltäviä lämpötilaan reagoivia metyyliselluloosan (MC) ja selluloosananokiteiden (CNC) muodostamia nanokomposiittihydrogeelejä. Geelien vasteiden voimakkuutta ja palautuvuutta sekä MC-polymeerien ja CNC-partikkelien vuorovaikutusta tutkittiin sekä lämpötilan että hydrogeelin koostumuksen suhteen. Hydrogeeleistä valmistettiin edelleen Julkaisussa II täysin selluloosapohjaisia kiinteitä kuituja.
Julkaisuissa II ja III kahta eri menetelmää, märkäkehräystä sekä polyelektrolyyttien rajapintakompleksointia, käytettiin selluloosapohjaisten nanokomposiittikuitujen valmistukseen. Molemmat menetelmät ovat suoraviivaisia ja ympäristölle turvallisia eivätkä vaadi haitallisia kemiallisia sidosaineita. Optimoimalla MC-CNC-kuitujen koostumus Julkaisussa II valmistettiin poikkeuksellisen venyviä, sileitä ja läpinäkyviä kuituja. Julkaisussa III rajapintakompleksointi osoittautui vaivattomaksi menetelmäksi tuottaa pinnoitettuja sekä rakenteeltaan osittuneita selluloosananokuitupohjaisia komposiittikuituja. Lisäksi kaksikomponenttikuitujen osoitettiin muuttavan muotoaan luonnollisen villakuidun kärhistymistä jäljittelevällä tavalla ympäristön kosteudesta riippuen.
Julkaisun II joustavia MC-CNC kuituja kehitettiin edelleen optisiksi kuiduiksi Julkaisussa IV. Kuidut olivat mekaanisesti vahvoja ja niiden valosignaalin välityskyky oli verrattavissa parhaisiin tunnettuihin biopolymeeripohjaisiin valokuituihin. CNC:ien lisäksi atomintarkan rakenteen omaavia kultananoklustereita (GNC) ja CNC-GNC hybridirakenteita käytettiin kuiduissa lisäämään toiminnallisuutta fotoluminesessin muodossa ja muokkaamaan niitä sensoreiksi. Kaiken kaikkiaan monitoiminnallisia ja edistyneitä selluloosapohjaisia materiaaleja valmistettiin suoraviivaisilla menetelmillä suhteellisen yksinkertaisista raaka-aineista.
Tämä väitöskirja palvelee osaltaan edistyneiden toiminnallisten selluloosamateriaalien kehitystä suhteellisen harvinaisesta näkökulmasta tähtäämällä erityisesti niiden soveltamiseen optisina kuituina. Tulokset kannustavat syvemmin perehtymään selluloosananokomposiittien hyödyntämiseen erilaisissa valokuiduissa ja -johtimissa.
Julkaisun otsikon käännös | Metyyliselluloosapohjaisten nanokomposiittien monet kasvot |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-0231-4 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-0232-1 |
Tila | Julkaistu - 2021 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- metyyliselluloosa
- nanoselluloosa
- nanokomposiitti
- hydrogeeli
- lämpövaste
- valokuitu
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Metyyliselluloosapohjaisten nanokomposiittien monet kasvot'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
-
OtaNano Nanomikroskopiakeskus
Seitsonen, J. (Manager) & Rissanen, A. (Other)
OtaNanoLaitteistot/tilat: Facility