Uutiset

Nanoselluloosa sitoo lähes aineen kuin aineen verkkoonsa – tuloksena voi olla ennennäkemättömiä materiaaleja

Tuore tutkimus osoittaa, että puusta, kasveista ja bakteereista saatava nanoselluloosa voi toimia liimana vahvoissa ja toiminnallisissa nanomateriaaleissa.
nanoselluloosaverkko
Pyyhkäisyelektronimikroskooppikuvassa näkyy nanoselluloosan muodostama kalaverkkomainen rakenne, joka on sitonut yhteen 1,15 mikrometrin kokoisia piidoksidihiukkasia. Kuva: Bruno Mattos / Aalto-yliopisto

Nanoselluloosa on hyvin pieneksi muokattua selluloosaa, jonka raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi puuta, bakteereja ja maatalousjätettä. Keveänä, vahvana ja myrkyttömänsä materiaalina siitä on povattu muovin haastajaa esimerkiksi lääketieteen ja pakkausteollisuuden sovelluksissa.

Nyt Aalto-yliopiston, Katalonian teknillisen yliopiston (Espanja), Brittiläisen Kolumbian yliopiston (Kanada) ja brasilialaisen metsätutkimusyhtiön Embrapa Florestasin tutkijat ovat osoittaneet nanoselluloosan uuden ainutlaatuisen ominaisuuden: kyvyn sitoa lähes mitä tahansa hiukkasia ja synnyttää näin uusia materiaaleja.

”Materiaalien koossapysyvyys on usein riippuvainen siitä, minkä tyyppisiä hiukkasia yhdistetään keskenään. Nanoselluloosan kanssa tätä riippuvuutta ei ole, vaan se toimii kaikkien hiukkasten kanssa", sanoo tutkijatohtori Bruno Mattos.

Ominaisuuden salaisuus on nanoselluloosafibrillien eli -säikeiden vesiliuoksessa muodostama joustava ja verkkomainen rakenne, joka mukautuu hiukkasten mukaan. Mikrometrin kokoisten hiukkasten kanssa se muodostaa samantyylisen rakenteen kuin paperisuikaleet paperimassatekniikassa. Fibrillit voivat myös yhdistyä kalaverkkomaisiksi rakenteiksi, jotka nappaavat kiinni vielä pienempiä nanopartikkeleita.  

Nanoselluloosamassa
Nanoselluloosa voi muodostaa hiukkasten kanssa myös paperimassatekniikasta tuttuja rakenteita. Kuva: Bruno Mattos / Aalto-yliopisto

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.

“Monilla aineilla on nanomittakaavassa kiehtovia ominaisuuksia ja uusia toiminnallisuuksia, mutta niiden saaminen laboratoriosta suureen maailmaan on ollut vaikeaa. Tämä tutkimus on ensimmäinen askel kohti uudenlaista nanovalmistusta, joka mahdollistaa hiukkasten yhdistämisen suuremmiksi rakenteiksi”, sanoo tutkijatohtori Blaise Tardy.

Tutkijat tekivät ensimmäiset kokeet piidioksidihiukkasilla. Niiden kokoa ja pintaominaisuuksia on helppo muokata, mikä auttoi menetelmän monipuolisuuden varmistamisessa. Sen jälkeen he testasivat nanoselluloosan sitomiskykyä hyvin tuloksin myös muihin hiukkasiin, kuten rautaan ja polystyreenimuoviin.

Professori Orlando Rojasin mukaan nanoselluloosalla voidaan yhdistää myös 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.

”Tämä on tehokas ja moneen tarkoitukseen sopiva menetelmä, joka toimii siltana kolloiditutkimuksen, materiaalikehityksen ja valmistuksen välillä”, Rojas sanoo.

Tutkimus julkaistiin arvostetussa Science Advances -tiedelehdessä.

Linkki tutkimusartikkeliin (sciencemag.org)

Lisätietoja:

Tutkijatohtori Bruno Mattos
Aalto-yliopisto
puh. 050 358 2138
[email protected]

Tutkijatohtori Blaise Tardy
Aalto-yliopisto
puhs. 050 597 9156
[email protected]

Professori Orlando Rojas
Aalto-yliopisto & FinnCERES – biomateriaalien osaamiskeskittymä
puh. 050 512 4227
[email protected]

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Jäteveden käsittely
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Jäteveden ravinteista kierrätyslannoitetta

Tutkijoiden kehittämässä NPHarvest-prosessissa otetaan jäteveden typpi ja fosfori talteen.
Droplet of honey in a superhydrophobic tube
Mediatiedotteet Julkaistu:

Hunaja virtaa vettä nopeammin erikoispäällystetyissä putkissa

Mitä korkeaviskoosisempaa neste on, sitä enemmän vettähylkivä eli superhydrofobinen pinnoite lisää sen juoksevuutta.
Aalto-yliopiston alumni Ulla Heikkilä on ohjannut ja käsikirjoittanut lyhytelokuvan Let her speak. Se on osa Yksittäistapaus-elokuvasarjaa, joka tuo esiin naisiin kohdistuvaa näkymätöntä vallankäyttöä niin yksityiselämässä kuin yhteiskunnassa. Kuvassa näyttelijä Iida-MariaHeinonen. Kuva: JohannaOnnismaa/TuffiFilms2019
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tuoreet selvitykset vahvistavat: naistekijä on yhä altavastaaja Suomen elokuva- ja tv-alalla

Alaa hallitsevat verkostot, joiden ulkopuolella putoaa herkästi palkkakuoppaan ja työttömyyteen. Naiset kohtaavat myös toistuvasti sukupuoleen liitettyä kielteistä arviointia.
Aallossa kehitetty kolmiulotteinen malli, jossa aurinkotuulen vaikutuksesta Venuksesta pakenevat hapen ionit on kuvattu punaisilla pisteillä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Merkuriukseen matkaava BepiColombo ohitti Venuksen – simulaatio näyttää planeetalta karkaavat hiukkaspilvet

Aalto-yliopiston tutkijat ovat olleet mukana rakentamassa luotaimen mittalaitteita, joiden avulla tutkitaan muun muassa Venuksen ja Merkuriuksen avaruussäätä.