Magneettisesta nanoselluloosasta voidaan valmistaa uusia materiaaleja
02.08.2010
Aalto-yliopiston teknillisen korkeakoulun teknillisen fysiikan laitoksen professori Olli Ikkala on mukana yhdeksänhenkisessä tutkimusryhmässä, joka on onnistunut luomaan uudenlaisia magneettisia materiaaleja.
Arvostetun Nature Nanotechnology -julkaisun verkkopalvelussa juuri julkaistussa artikkelissa "Making flexible magnetic aerogels and stiff magnetic nanopaper using cellulose nanofibrils as templates" ruotsalais-espanjalais-suomalainen tutkijaryhmä on osoittanut, että selluloosan nanokuituja ja magneettisia nanohiukkasia yhdistämällä voidaan valmistaa sekä äärimmäisen taipuisia ja huokoisia materiaaleja että mekaanisesti kestävää magneettista nanopaperia.
- Selluloosan nanokuidut ovat viime vuosina yhdistäneet materiaalitieteen tutkijoita ja paperi-insinöörejä kehittämään uusia sovelluksia ja uusia toiminnallisia materiaaleja, Ikkala kuvailee alan yhteistyötä.
Nanoselluloosaa voidaan erottaa kasveista ja puista tai valmistaa bakteereiden avulla.
- Tutkimuksessa nanoselluloosaa valmistettiin bakteereista, mutta kasvi- tai puuperäinen nanoselluloosa mahdollistaa laajemmat sovellukset. Sama nanoselluloosa on esimerkiksi perusraaka-aine perinteisessä aasialaisessa nata de coco -jälkiruoassa. Kyseessä on siis täysin turvallinen materiaali, professori Ikkala vakuuttaa.
Bakteeriperäisiä nanoselluloosan nanokuituja ja magneettisia nanohiukkasia yhteen sitomalla ryhmä onnistui luomaan magneettisen ja erittäin huokoisen aerogeelin, joka on kumimaisen taipuisa ja jonka muotoa voidaan ohjata jo pienilläkin magneeteilla, niin kiinteässä kuin nestemäisessäkin muodossa. Aerogeeli on tavallisesti erittäin haurasta, jopa 98-prosenttisesti tyhjää materiaalia. Nyt kehitettyä ulkoista ohjattavuutta, kestävyyttä ja huokoisuutta voidaan hyödyntää esimerkiksi uusien laitteiden valmistuksessa.
Nanoselluloosan ja magneettisten nanohiukkasten yhdistelmiä voidaan myös puristaa paperinvalmistusmenetelmin magneettiseksi nanopaperiksi. Syntyvä materiaali on mekaanisesti vahvaa. Sen avulla on esimerkiksi mahdollista pakata poikkeuksellisen suuria määriä magneettisia nanopartikkeleita kiinteään materiaalin.
- Materiaalitieteessä yritetään löytää tehokkaita tapoja valmistaa kolmiulotteisia magneettisia materiaaleja magneettisten nanopartikkeleiden avulla, Ikkala kertoo.
Tutkimuksessa esitetty tapa mahdollistaa uuden tavan saavuttaa korkea pakkaustiheys.
Suomen akatemia on ollut mukana rahoittamassa tutkimusta yhdessä ruotsalaisten ja espanjalaisten säätiöiden ja ministeriöiden kanssa.
Artikkeli on luettavissa Nature Publishing Groupin Advanced Online Publication -palvelussa osoitteessa: http://dx.doi.org/10.1038/NNANO.2010.155.
Lisätietoja tutkimusryhmien vetäjiltä:
Prof. Olli Ikkala/Aalto University School of Science and Technology, olli.ikkala [at] tkk [dot] fi
Prof. Lars A. Berglund, Royal Institute of Technology, Wallenberg Wood Science Center, Sweden, blund [at] kth [dot] se
Prof. Josep Nogués, Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats and Centre d'Investigació en Nanociència i Nanotecnologia, Spain, josep.nogues [at] uab [dot] cat
