Små fibriller extraherade från växter har fått stor uppmärksamhet för sin styrka. Dessa nanomaterial har visat stort löfte när det gäller bättre än plast, och till och med byta ut dem. Ett team under ledning av Aalto University har nu visat en annan anmärkningsvärd egenskap hos nanocelluloser:deras starka bindande egenskaper för att bilda nya material med vilken partikel som helst.

Sammanhållning, förmågan att hålla ihop saker, från nanopartiklarnas skala till byggarbetsplatser är inneboende i dessa nanofibriller, som kan fungera som murbruk för en nästan oändlig typ av partiklar som beskrivs i studien. Nanocellulosas förmåga att föra samman partiklar till sammanhängande material ligger till grund för studien som kopplar årtionden av forskning om nanovetenskap till tillverkning.

Forskningen avslöjar universaliteten i sammanhållning som leds av nanocelluloser

I en tidning som just publicerades i Vetenskapliga framsteg , författarna visar hur nanocellulosa kan organisera sig på en mängd olika sätt genom att samlas runt partiklar för att bilda mycket robusta material. Som huvudförfattaren påpekade, Dr Bruno Mattos, "Detta innebär att nanocelluloser inducerar hög sammanhållning i partikelformiga material på ett konstant och kontrollerat sätt för alla partikeltyper. På grund av så starka bindningsegenskaper, sådana material kan nu byggas med förutsägbara egenskaper och därför enkelt konstrueras. "

Det ögonblick när som helst ett material skapas av partiklar, man måste först hitta ett sätt att skapa sammanhållning, som har varit mycket partikelberoende, "Med hjälp av nanocellulosa, vi kan övervinna alla partikelberoende, "Tillägger Mattos.

Den universella potentialen att använda nanocellulosa som en bindande komponent stiger från deras förmåga att bilda nätverk på nanoskala, som anpassar sig efter de givna partiklarna. Nanocelluloser binder mikrometriska partiklar, bilda arkliknande strukturer, ungefär som paper-mâché som gjort i skolor. Nanocellulosa kan också bilda små fisknät för att fånga mindre partiklar, såsom nanopartiklar. Med hjälp av nanocellulosa, material byggda av partiklar kan formas till vilken form som helst med hjälp av en extremt enkel och spontan process som bara behöver vatten. Viktigt, studien beskriver hur dessa nanofibrer bildar nätverk efter exakta skalningslagar som underlättar deras genomförande.

Denna utveckling är särskilt aktuell i nanoteknologins tid, där det är viktigt att kombinera nanopartiklar i större strukturer. Som Dr Blaise Tardy påpekar, "Nya fastighetsgränser och nya funktioner visas regelbundet på nanoskala, men implementering i den verkliga världen är sällsynt. Att reda ut den fysik som är förknippad med skalningen av sammanhållningen av nanofibrer är därför ett mycket spännande första steg mot att koppla laboratoriefynd med nuvarande tillverkningspraxis. "För alla framgångar, stark bindning mellan partiklarna behövs, ett tillfälle häri erbjuds av nanocellulosa.

Nanofibrer extraherade från växter används som universella bindemedel för partiklar för att bilda en mängd olika funktionella eller strukturella material

Teamet har visat en väg för att uppnå skalbarhet vid tillverkning av material, från partiklar så små som 20 nm i diameter till de som är 20, 000 större. Vidare, inerta partiklar, såsom metalliska nanopartiklar till levande enheter, såsom bakersjäst, kan blandas. De kan ha olika form, från 1D till 3-D, hydrofil eller hydrofob. De kan bestå av levande mikroorganismer, funktionella metallpartiklar, eller pollen, uppnå nya kombinationer och funktioner. Enligt lagledaren, Prof. Orlando Rojas, "Detta är en kraftfull och generisk metod, ett nytt alternativ som överbryggar kolloidal vetenskap, materialutveckling och tillverkning. "

"Nanofibrillar -nätverk möjliggör universell montering av konstruktioner av överbyggda partiklar" publicerades i Vetenskapliga framsteg .