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

Lue lisää uutisia

Workshop in Shaking up tech
Kampus, Mediatiedotteet Julkaistu:

Shaking up Tech kokoaa yhteen satoja tekniikan alasta innostuneita nuoria naisia ja muunsukupuolisia – ohjelmassa muun muassa musiikkiohjelmointia, puhtaan energian tuottamista ja revontulia

Aliedustettuja ryhmiä teknologia-alalle rohkaiseva tapahtuma palaa kampuksille Espoossa, Oulussa ja Lappeenrannassa 13. lokakuuta.
Illustration image on a sunny day as the sun is setting, of Otakaari 2A, the lights in the building are lit and there are blurry images of people walking around. Grass and trees are green.
Kampus, Mediatiedotteet, Yliopisto Julkaistu:

Uudisrakennus Marsio on näyteikkuna Aalto-yliopiston tutkimukseen, opetukseen ja vaikuttavuuteen

Kilpailun kautta valittu nimi on kunnianosoitus Aino Marsio-Aallolle.
FinnFusion is a collaboration aiming to make fusion energy a reality. Photo: VTT.
Yhteistyö, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aallon tutkijat tuovat heliumplasmakokeilla fuusioenergiaa lähemmäksi todellisuutta

Aalto-yliopiston tutkijat osallistuvat kansainväliseen projektiin, jonka tavoitteena on tukea fuusioenergian kehittämistä.
Vehnänjyviä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Miljardille ihmiselle vapautuisi ruokaa, jos maatalouden sivuvirtoja kierrätettäisiin tuotantoeläinten rehuksi

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat, että ruokaa riittäisi jopa 13 prosenttia suuremmalle väestölle, jos tuotantoeläinten rehuna käytettäisiin enemmän maatalouden sivuvirtoja.