Zelulosa nanokristaletan oinarritutako material nano-konposatuak

Argitalpenak · Dibulgazioa

Polimero biodegradagarrien inguruan interes handia dago eta ikerketa zabala gauzatzen ari da azken urteotan, besteak beste ingurumenarentzat kaltegarriak diren polimero eta plastiko arrunten ordezkatzeari begira.

Irudia: Hainbat arlotan izan dezaketa aplikazioa nanozelulosan oinarritutako material nanokonposatuek.

Polimero biodegradagarrien artean, biopolimeroak garatzeko orduan aukera desberdinak daude oinarrizko material ugari daudelako agertzen eta aztertzen, propietate interesgarri eta aplikazio aukera anitzekin. Sailkapenik ohikoenetan, zuzenean biomasatik lortzen direnak, baliabide naturaletatik ateratako monomeroen sintesi kimiko bidez produzitutakoak eta, azkenik, bakterio edo mikroorganismoen bidez lortutako biopolimeroak bereiz daitezke.

Zuzenean baliabide naturaletatik sintetizatutako biopolimeroen artean, zelulosatik deribatutakoak nabarmendu daitezke, jatorri naturaleko materiala izateaz gain, oparoenetarikoa delako eta ezaugarri oso interesgarriak dituelako. Baina, nahiz eta zelulosa material aski ezaguna izan, ez ordea zelulosatik sintetizatutako eskala nanometrikodun materialak. Azken material nanoegituratu honek biodegradagarriak izateaz gain, propietate harrigarriak ari dira erakusten, funtzionalizazio aukera handiekin.

Nanozelulosaren aukeraz beteko gainazal funtzionalizazio hau, nano-eskala dimentsioak eragindako hainbat eta hainbat azaleko -OH talderen eta gainazal espezifiko handiaren ondorioa da. Bestalde, zelulosatik sintetizatutako nanozelulosaren moldaketaren bidez aukera desberdinak aurkitu daitezke nanomaterial mota bereizgarriak lortuz; nanokristalak eta modu desberdinen bidez sintetizatutako nanozuntzak. Zehazki, nanozuntz hauek lortzeko aukera bat landereetatik tratamendu mekaniko eta kimiko bidez sintetizatzea da eta beste aukera sintesi bakteriano bidez produzitzea.

Hala ere, ikuspuntu zabalagoa edukitzeko, materialak jatorriaren arabera ez ezik, askotan oinarrizko egituraren distribuzioaren arabera sailkatu litezke, hain zuzen ere egituran duten bolumen aske kopuruaren arabera. Sailkapen hau kontuan hartuz eta nanozelulosari dagokionez, porodun edo poro gabeko materialak aurkitu daitezke eta filmak, gelak eta aerogelak nabarmendu daitezke.

Filmak paper moduko materialak dira, gelak berriz egoera geldikorrean jariakortasun eza duten material solido gelatinakarrak dira eta aerogelak porotasun oso handiko material izugarri arin eta bereziak dira. Bestalde, ohikoa da aerogelak gelen lehortze superkritiko edo liofilizazio prosezu bidez lortu ahal izatea.

Aipatutako aukerei nanozelulosaren propietate bereziak gehitzen badizkiegu, alde batetik propietate mekaniko eta fisiko apartak eta beste alde batetik biobateragarritasun, degradagarritasun egokia eta toxikotasun eza, besteak beste, aplikazio esparru handiak aurkitu ditzakegu. Bestalde, gainazal modifikazio aukera izugarriak dituen materiala izanik, ezaugarri guzti hauen konbinazioari esker, gaur egun aplikazio aukera gehiago atzematen ari dira.

Nanozelulosan oinarritutako material nanokonposatuen aplikazio berritzaileenak, ingurumenean (ur kaltetuetan), energian (energia metaketan eta isolatzaile moduan), biomedikuntzan (garraio bide eta emaile, protesi eta scaffold-ak edo soluzio antiseptikoetan), sentsoregintzan eta garraio edo konstrukzio sektoreetarako konposite eta osagai berrietan aurkitu ditzakegu eta etorkizun zirraragarria aurreikusten zaizkie.

Bestalde, enbalatze eta elikaduran, industria kimikoan edo kosmetikan nanozelulosaren deribatuen erabilera barneratuagoa dago. Hain zuzen ere, aplikazio berritzaileen erabilera merkaturatzeko oraindik ikerketa arloa badago eta erronkarik nagusienetakoa nanozelulosan oinarritutako material eta osagaiak industria mailan eta eskala handian fabrikatzea da. Helburu hori lortzeko, prozesu jasangarri, kalitatezko eta lehiakorrak garatzea beharrezkoa da material berriak merkatu eta sektore desberdinetan barneratzeko.

Artikuluaren fitxa

  • Aldizkaria: Ekaia
  • Zenbakia: Ekaia 35
  • Artikuluaren izena: Zelulosa nanokristaletan oinarritutako material nano-konposatuak.
  • Laburpena: Gaur egungo plastiko erabilienak oraindik petroliotik deribatutako polimero eta lehengaietan oinarrituta daude, horrek ingurumenean duen eragina eta guzti, material horiek biodegradagarriak ez direlako, besteak beste. Egoera honetan, erakunde eta industria sektore askotan, gero eta erregulazio eta estandar gehiago ezartzen ari dira, produktu jasankorragoak eta ingurumenarekiko aproposagoak garatzea bultzatzeko helburuan. Honen eraginez, polimero biodegradagarrien inguruan interes handia piztu da, eta material horien aukerak sakonki ikertzen ari dira. Polimero biodegradagarri mota desberdinak daude eta horrez gain, polimero berriak aurkitzeko eta garatzeko asmoarekin, oinarrizko materialen inguruan aukera desberdinak aztertzen ari dira. Ikerketa zabal honi esker, material polimeriko biodegradagarrien arloan propietate berri eta interesgarriak agertzen ari dira eta honekin lotuta aplikazioa askotarako aukerak. Material biodegradagarrien artean, zelulosatik deribatutakoak nabarmendu daitezke; zelulosak jatorri naturala du, material oparoenetariko bat da eta ezaugarri apartak azaltzen ditu. Zelulosa eta horren propietate bereziak aspaldi ezagunak diren arren, gaur egun ikerkuntza-arlo emankor bat zabaldu da zelulosatik sintetizatutako eskala nanometrikoko materialen inguruan, material horiek agertzen dituzten propietate ikusgarrien eta funtzionalizazio-aukeren ondorioz. nanozelulosa mota desberdinak lor daitezke, zelulosa-nanozuntzak (ZNZak), zelulosa-nanokristal (ZNKak) eta nanozelulosa bakterianoa (NZBa). Nanozelulosa mota bakoitzak xehetasun partikularrak ditu, propietate bereziak eta berezitasun hauen ondorioz aplikazio arlo ugari agertzen ari dira, etorkizun nabarmena eskainiz. Bestalde, aplikazioaren arabera ez ezik materialak oinarrizko egituraren distribuzioaren arabera sailkatzen baditugu, nanozelulosan oinarritutako materialak hidrogel, aerogel edo film bezala aurkitu dezakegu. Zehazki, nanozelulosan oinarritutako aerogelak emaitza ikusgarriak ematen ari dira, horien pisu arin eta dentsitate baxu, porositate altu eta propietate mekaniko paregabeen ondorioz besteak beste. Propietate horri zelulosaren biobateragarritasuna, toxikotasunik eza eta biodegradagarritasuna gehitzen badizkiogu, material interesgarriak lor daitezke, funtzionalizazio- eta kustomizazio-aukera zabalak dituztenak. Pertsonalizazio-aukeren eta ezaugarri aparten ondorioz, nanozelulosa eta nanozelulosan oinarritutako materialak zenbait sektoretan hasi dira erabiltzen; besteak beste ingurumenean, energian, biomedikuntzan, enbalatze eta elikadura industrietan edo garraioan.
  • Egileak: Uribarri Goikuria, Erlantz Lizundia.
  • Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
  • ISSN: 0214-9001
  • Orrialdeak: 119-142
  • DOI: 10.1387/ekaia.19675

Egileez

Uribarri Goikuria Erlantz Lizundia UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Kimika Fisikoa Saileko Kimika Makromolekularreko Laborategikoak dira eta Erlantz Lizundiak, gainera, Adierazpen Grafikoa eta Ingeniaritzako Proiektuak Sailean ere badabil.


Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko. Beharrezko eremuak * markatuta daude