Nanoceluloza cudownym materiałem o odporności większej od włokien węglowych i stali

Cyfryzacja otaczającego nas świata sprawia, że o drewnie myślimy raczej w kategoriach materiału ekologicznego, ale nie czegoś co może przydać się w świecie technologii. A jednak specjalnie spreparowane nanokryształy celulozy to podstawa materiału wyjątkowo odpornego na czynniki zewnętrzne.

Celulozowe nanokryształy (CNC) wytwarzane są z pulpy drewnianej (zawiesiny włókien celulozy w wodzie), która jest naturalnym etapem wytwarzania papieru i wielu innych produktów powszechnie stosowanych w codziennym życiu.

Wyodrębnianie włókien celulozy z drewna - kolejne etapy

Zanim otrzymamy CNC, należy celulozowe włókna przetworzyć do tysiąckrotnie mniejszej skali nanowłókienek. Taki materiał charakteryzuje się występowaniem obszarów, o dużym równoległym porządkowaniu łańcuchów celulozy. Te obszary są przedzielone miejscami gdzie brak takiego uporządkowania. Dzięki zastosowaniu techniki wytrawiania można usunąć takie amorficzne obszary i pozostawić jedynie nanokryształy celulozy.

Jak ma się CNC w porównaniu z innymi materiałami? Trudno podać jednoznaczną odpowiedź, gdyż technologie materiałowe występują często w wielu wariantach różniących się specyfikacją. Ale można powiedzieć, że CNC stawia dzielnie czoła takim materiałom jak włókna węglowe czy nierdzewna stal, a nawet potrafi przewyższyć ich wytrzymałość pod względem elastyczności oraz odporności na rozciąganie.

Nanoceluloza jest bardzo lekka, wytrzymała, a także przezroczysta

Zapewne zapytacie, jaka jest cena wytworzenia takiego produktu? Na razie dostępne są jedynie próbki CNC, ale z tego co wiadomo, planowane jest osiągnięcie pułapu 10 dolarów za kilogram materiału, a w przypadku masowej produkcji nawet 1-2 dolarów. Obecnie na świecie istnieją trzy fabryki (Szwecja, Kanada i Stany Zjednoczone) gdzie możliwe jest wytwarzanie CNC.

Cena to jednak nie wszystko. CNC na razie nadaje się przede wszystkim do środowisk, które nie wiążą się z nadmiernym wykorzystaniem wody. Sama woda bezpośrednio nie jest w stanie zniszczyć CNC, ale może doprowadzić do puchnięcia materiału, a to w efekcie do uszkodzenia struktury CNC i osłabienia materiału. Na szczęście są sposoby, aby uniknąć tego problemu.

Więcej o technologiach materiałowych:

• GraphExeter: najlżejszy przezroczysty przewodnik z grafenu i trójchlorku żelaza
• Najlżejszy materiał na świecie wykonano z niklu
• Silicene - prawie grafen, tylko że z krzemu
• Molibdenit - nowa nadzieja elektroniki lepsza od grafenu
• Odkryli grafen - dostali Nobla z fizyki

Źródło: gizmag, US Forest Service