Abstrakti
Kiteinen nanoselluloosa, ja etenkin selluloosan nanokiteet (CNC), on laajasti käytössä monilla aloilla, kuten lääke- ja biolääketieteen materiaaleissa, paperinvalmistuksessa ja elintarviketeollisuudessa, polymeerikomposiittien lujitteena sekä tukimatriisina ja pakkausmateriaalina. CNC-pintojen ja muiden materiaalien väliset vuorovaikutukset voivat vaikuttaa CNC-pohjaisten materiaalien ominaisuuksiin, mikä laajentaa niiden käyttömahdollisuuksia.
Tässä väitöskirjassa tutkitaan CNC:n vuorovaikutuksia veden, ionien ja ligniinihiilihydraattikompleksien (LCC) kanssa, sillä nämä vuorovaikutukset voivat merkittävästi vaikuttaa CNC-materiaaleihin, mutta myös puumaisiin ja puupohjaisiin materiaaleihin. Ensimmäiseksi tutkimme CNC-pintojen ja Na+- ja Cl--ionien välisiä vuorovaikutuksia vesiliuoksessa. Tämän jälkeen tutkimme CNC-pintojen ja LCC-yhdisteiden välisiä vuorovaikutuksia. Tutkimustulokset osoittavat, että jo hyvin pieni ionimäärä voi vaikuttaa merkittävästi CNC-pintojen välisiin vuorovaikutuksiin. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että 0,25 mM NaCl 0,6 %wt CNCliuoksessa riitti muuttamaan viskositeettia merkittävästi. Tulokset osoittavat, että Na+- ja Cl—ionien läsnäolo voi muuttaa veden dipoliorientaatiota, mikä vaikuttaa CNC:n välisiin vuorovaikutuksiin. Hydrataatiokerroksen järjestäytyminen ionien kohdalla voi lisääntyä. Eri sitoutumiskohdat CNCpinnoilla vaikuttavat CNC-pintojen välisiin vuorovaikutuksiin ja edelleen liuoksen viskositeettiin. Tämä veden molekyylien orientaatiomuutos voi edistää pintojen hydrataatiokerrosten yhdistymistä, mikä lisää kiteisen nanoselluloosan välistä vuorovaikutusta liuoksessa ja siten kasvattaa viskositeettia.
LCC-yhdisteiden ja CNC:n väliset vuorovaikutukset ovat riippuvaisia CNC-pinnan kidetasosta. Tutkimme yksinkertaisia LCC-malleja saadaksemme tarkempaa tietoa. Hydrofiiilisten CNCpintojen ja LCC-mallien välinen vuorovaikutus perustui pääasiassa vetysidoksiin, joissa ligniinin rooli korostui silloin, kun hemiselluloosaketjut olivat lyhyitä. Hydrofobisilla CNC-pinnoilla vuorovaikutus tapahtui ensisijaisesti van der Waalsin ja dipoli-dipoli -voimien välityksellä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin CNC-pintojen välisiä vuorovaikutuksia. Näitä esiintyy sekä CNCliuoksissa että puupohjaisissa materiaaleissa. Tulokset voivat edistää selluloosapohjaisten materiaalien ominaisuuksien ymmärtämistä ja hallintaa. Löydökset voivat myös auttaa tuotteiden suunnittelussa, mikä voi lisätä tuotannon tehokkuutta ja ympäristöystävällisyyttä.
| Julkaisun otsikon käännös | Kiteisen nanoselluloosan rajapintavuorovaikutusten molekyylitason simulaatioita |
|---|---|
| Alkuperäiskieli | Englanti |
| Pätevyys | Tohtorintutkinto |
| Myöntävä instituutio |
|
| Ohjaaja |
|
| Kustantaja | |
| Painoksen ISBN | 978-952-64-2433-0 |
| Sähköinen ISBN | 978-952-64-2434-7 |
| Tila | Julkaistu - 2025 |
| OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- selluloosa
- nanokiteinen selluloosa
- ligniini-hiilihydraattikompleksi
- selluloosakiteiden vuorovaikutukset
- molekyylidynamiikkasimulaatiot
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Kiteisen nanoselluloosan rajapintavuorovaikutusten molekyylitason simulaatioita'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Biotalousinfrastruktuuri
Seppälä, J. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility
-
Raaka-aineiden tutkimusinfrastruktuuri
Karppinen, M. (Manager)
Kemian tekniikan korkeakouluLaitteistot/tilat: Facility
-
Siteeraa tätä
- APA
- Author
- BIBTEX
- Harvard
- Standard
- RIS
- Vancouver