Monipuoliselta nanoselluloosalta on jälleen löytynyt uusi ominaisuus: se kykenee sitomaan itseensä lähes minkä tahansa aineen hiukkasia.
Näin nanoselluloosasta voidaan rakentaa uusia, ennennäkemättömiä toiminnallisia materiaaleja.
Havainnon tekivät Aalto-yliopiston, Katalonian teknisen yliopiston, Brittiläisen Kolumbian yliopiston ja brasilialaisen Embrapa Florestas -yhtiön tutkijat.
”Materiaalien koossapysyvyys riippuu usein siitä, minkä tyyppisiä hiukkasia yhdistetään keskenään. Nanoselluloosan kanssa tätä riippuvuutta ei ole, vaan se toimii kaikkien hiukkasten kanssa”, sanoo tutkijatohtori Bruno Mattos Aalto-yliopiston tiedotteessa.
Nanoselluloosan salaisuus piilee sen säikeiden vesiliuoksessa muodostama joustava ja verkkomainen rakenne, joka mukautuu hiukkasten mukaan.
Nanoselluloosa voi muodostaa ainehiukkasten kanssa paperimassatekniikasta tuttuja rakenteita. (Kuva: Bruno Mattos/Aalto-yliopisto)
Mikrometrin kokoisten hiukkasten kanssa nanosellu muodostaa samantyylisen rakenteen kuin paperisuikaleet paperimassatekniikassa.
Säikeet voivat myös yhdistyä kalaverkkomaisiksi rakenteiksi, jotka nappaavat kiinni vielä pienempiä nanopartikkeleita.
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin kuvassa näkyy nanoselluloosan muodostama kalaverkkomainen rakenne, joka on sitonut yhteen 1,15 mikrometrin kokoisia piidioksidihiukkasia. (Kuva: Bruno Mattos/Aalto-yliopisto)
Toimii huoneenlämmössä
Tutkijat ovat kokeilleet nanoselluloosan sitomiskykyä muun muassa piidioksidi-, rauta- ja polystyreenihiukkasiin. Se on toiminut kaikkien osalta hyvin.
Koska sitominen onnistuu huoneenlämmössä, se sopii myös monille herkille biologisille ja pinta-aktiivisille hiukkasille, jotka menettäisivät ominaisuutensa korkeissa lämpötiloissa.
Syntyvät rakenteet ovat silti jopa kolme kertaa vahvempia kuin ne, joita saadaan sintraamalla eli kuumaa ainetta puristamalla.
Aalto-yliopiston professorin Orlando Rojasin mukaan nanoselluloosalla voidaan yhdistää esimerkiksi metallinanopartikkeleita ja erilaisia mikro-organismeja, kuten hiivoja.
Yhdistettävät hiukkaset voivat olla sekä vettyviä että vettähylkiviä. Näin voidaan luoda aivan uusia materiaaliyhdistelmiä ja niihin erilaisia toimintoja.
Voi haastaa muovin
Nanoselluloosa on äärimmäisen pieneksi muokattua selluloosaa, jonka raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi puuta, bakteereja ja maatalousjätettä.
Materiaali on kevyttä, vahvaa ja myrkytöntä, joten siitä ennustetaan kehkeytyvän muovin haastaja esimerkiksi lääketieteen ja pakkausteollisuuden sovelluksissa.
Tuore tutkimus julkaistiin Science Advances -lehdessä.
Tilaa Kemia-lehti, saat lahjaksi käsidesin!
- Kiitä opettajaa ja lahjoita lehti kouluun – 29 euroa
- Kannusta koululaista tai opiskelijaa lehtilahjalla – 49 euroa
- Tilaa lehti itsellesi tai lahjaksi läheiselle – 69 euroa
- Saat lahjaksi innovatiivisen, kotimaisen Nolla-käsidesin. Lue lisää: Käsidesivaahto tehoaa myös koronavirukseen.
- Kampanja jatkuu 30.6.2020 asti.
Katso lisätiedot ja tartu tarjoukseen.
Tilaamalla lehden tuet kotimaista työtä, tutkimusta ja journalismia.
