Uutiset

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

Julkaistu:
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
bruno.dufaumattos@aalto.fi

Tutkijatohtori Blaise Tardy
Aalto-yliopisto
puhs. 050 597 9156
blaise.tardy@aalto.fi

Professori Orlando Rojas
Aalto-yliopisto & FinnCERES – biomateriaalien osaamiskeskittymä
puh. 050 512 4227
orlando.rojas@aalto.fi

  • Päivitetty:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Abstraktia violettia energiaa ja salamia hehkuvan piirilevyn yllä, kirkas valo keskellä
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Mitä on kvanttiteknologia?

Moni nykyajan laite ei olisi olemassa ilman kvanttiteknologiaa, mutta huimimmat sovellukset vasta siintävät horisontissa.
Hymyilevä suorahiuksinen nainen vihreässä paidassa, sisällä kasvien edessä
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kvanttihypen anatomia

Väitöskirjatutkija Christa Schauman kertoo, miten Suomi ja Eurooppa pärjäävät kisassa, johon kaikki haluavat mukaan – palkinnon epävarmuudesta huolimatta.
Musta käsi koskettaa tabletin näyttöä, jossa on valkoisia muotoja. Paperit ja kynä ovat vaaleanpunaisella pinnalla.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Ilmoittaudu tutkimuspalveluiden koulutuksiin – aiheina tekoäly, datanhallinta, avoin tiede ja paljon muuta

Koulutustarjonnassa on jälleen paljon uusia aiheita. Rekisteröityminen syksylle 2026 on avattu.
Gloria Mendoza-Franco väitteli ennakkoluuloista Aalto-yliopistolla 28. syyskuuta. Kuva: Matti Ahlgren, Aalto-yliopisto.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Ennakkoluulot ovat monimutkaisempia kuin stereotypiat antavat ymmärtää

Sosiaalipsykologien teorian mukaan omaan ryhmään kuuluvat henkilöt sekä korkeasti arvostettuihin ja helposti lähestyttäviin ryhmiin liitetyt ihmiset herättävät katsojassa useammin ihailua tai kunnioitusta kuin vähemmän arvostettuihin tai etäisiksi arvioituihin ryhmiin kuuluvat ihmiset. Neurotieteen tutkijat selvittivät nyt yhdessä sosiaalipsykologien kanssa, että sosiaalisen ryhmän lisäksi myös ihmisen tunnetila ja etäisyys vaikuttavat katsojan tunnereaktioihin.