Кристаллическая целлюлоза

02.07.2015

Все говорят о волокнах целлюлозы, целлюлозной массе, а что такое кристаллическая целлюлоза? Волокно состоит из нанофибрилл, нанофибриллы - из полимерных нитей, причем в некоторых участках длинные молекулы целлюлозы прочно соединены водородными связями и высокоупорядоченны, а в других имеют аморфную структуру.

Целлюлоза, очищенная от лигнина и гемицеллюлозы, мягкая и волокнистая. Но если обработать его, например, крепкой кислотой или ферментом, которая уничтожит неупорядоченные участки полимера, то останутся миниатюрные иголочки нанометрового диаметра, состоящие из плотно уложенных фрагментов глюкозных цепочек. Эти иголочки - кристаллическая наноцеллюлоза (CNC) - прочнее кевларового и углеродного волокна, а стоят в десять раз дешевле. Их выход - примерно 30% от целлюлозной массы, цену при массовом производстве надеются довести до нескольких долларов за килограмм. К тому же целлюлозные нанокристаллы прозрачны, а пленки из нанокристаллической целлюлозы обладают интересными оптическими свойствами.

Целлюлозные волокна, или нанофибриллы, нанометрового диаметра и длиной в несколько микрометров - тоже полезный материал; из них можно делать нанокомпозиты, пленки для различных фильтров, а растворы целлюлозных нановолокон обладают необычными физическими свойствами. В отличие от многих других наночастиц наноцеллюлоза абсолютно биосовместима и не внушает опасений самым ярым защитникам природы. Есть у этих материалов важный минус - высокая гигроскопичность: даже маленьким частицам древесины свойственно связывать воду. Но тут уже карты в руки химикам и технологам.

Гидрофобные, пластичные и прозрачные наноцеллюлозные пленки недавно получила группа японских исследователей, которые много лет работают с целлюлозными нановолокнами, окисленными NaClO в присутствии (2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1- ил)-оксила (сокращенно TEMPO или TO) и бромида натрия. При окислении свободные поверхностные -CH2OH группы превращаются в карбоксильные -COO-; такие нановолокна исследователи назвали TOCN. В этой работе японцы получали пленки, высушивая водную дисперсию TOCN с четвертичными алкиламинами - молекулами, в которых четыре алкильные цепи привязаны к одному положительно заряженному атому азота. Алкиламины становились противоионами для карбоксилатных поверхностных групп и придавали пленке пластичность - алкильные цепи покрывают ее поверхность и занимают пространство между нановолокнами.

К тому же наноцеллюлозная пленка становилась водоотталкивающей: если использовать тетра(n-бутил)-аммоний, то угол контакта с водой достигает 100°. Такие нанофибриллы могут быть наполнителем в гидрофобных полимерных матрицах.

<< Назад: Внешние накопители Transcend StoreJet 35T3 8 Тбайт 02.07.2015

>> Вперед: Ноутбук управляется с помощью глаз 01.07.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Умная ткань от Apple 28.12.2017 Компания Apple получила в Европе патент на "умную ткань". Такую ткань можно будет использовать в одежде и мебели, чехле или ремешке для электронного устройства, наделив их новыми качествами. Особенность умной ткани заключается в наличии волокон, обладающих определенными свойствами - проводимостью, чувствительностью к прикосновениям или деформации. Эти волокна могут быть как одиночными, так и свитыми в нити, в том числе, одновременно с волокнами из других материалов. Кроме того, в ткани могут быть сформированы полости для других компонентов. Другие компоненты также могут быть прикреплены к ткани с помощью электрических и механических связей. В списке того, что может быть интегрировано в ткань, перечислены интегральные микросхемы и дискретные электронные компоненты - от резисторов и конденсаторов до громкоговорителей и разнообразных датчиков.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025