Uusi, kasvipohjainen liima kestää jopa 90 kilogramman painon

Nanokiteinen selluloosa on äärimmäisen pieneksi hienonnettua selluloosamateriaalia. Nanoselluloosan eri muotoja käytetään raaka-aineena muun muassa keveissä ja vahvoissa komposiittimateriaaleissa sekä erilaisissa lääketieteen sovelluksissa.

Nyt Aalto-yliopiston, Tokion yliopiston, Sichuanin yliopiston ja Brittiläisen Kolumbian yliopiston tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan nanokiteisestä selluloosasta ja vedestä erittäin vahvaa liimaa, joka on turvallista sekä ympäristölle että ihmisille.

Tutkijat levittivät yhden neliösenttimetrin alueelle 2 milligrammaa liimaa. Kuivuttuaan se kesti yli 70 kilogramman painon.

"Parilta tipalta liimaa se on huikea suoritus etenkin, kun kyseessä on kasvipohjainen liima ilman myrkyllisiä liuottimia”, sanoo tutkijatohtori Blaise Tardy.

"Uusimmissa kokeissa 0,5 milligrammaa liimaa kesti kolmen neliösenttimetrin alueelle levitettynä jopa 95 kilogramman painon."

Tutkijat yhdistivät liiman valmistamisessa nanopartikkelifysiikan ja pintakemian huippuosaamista. Liimausteho perustuu muun muassa kapillaarivoimiin. Liiman kuivuessa ne edistävät nanoselluloosakiteiden sitoutumista liimattaviin pintoihin sekä toisiinsa muun muassa vetysidoksien välityksellä.

Liiman käyttö ei vaadi pintojen yhteen puristamista. Liiman kuivuminen kestää muutaman tunnin, ja se toimii toistaiseksi vain hydrofiilisillä eli vettä imevillä pinnoilla.

Toisin kuin perinteisen superliiman, ekoliiman voimakkuus on jopa 70 kertaa suurempi liimattavien tasojen suunnassa kuin kohtisuoraan pintoja vastaan. Käytännössä tämä tarkoittaa, että vaikka liima kestää kovan rasituksen, se voidaan poistaa kevyesti liitoskohtaa taittamalla.

40 miljardin euron markkinat

Erilaisia liimoja myydään maailmassa lähes 40 miljardilla eurolla vuodessa. Tutkijat uskovat, että vahvaa ja helposti irrotettavaa ekoliimaa voidaan tulevaisuudessa hyödyntää muun muassa ympäristöystävällisempien pakkausten valmistuksessa tai suojelemaan arvokkaita, iskuille alttiita komponentteja esimerkiksi mikroelektroniikassa.

Tardyn mukaan tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat pystyneet osoittamaan, että kasvipohjainen liima voi yltää ominaisuuksiltaan perinteisten liimojen rinnalle. Kaupallisiin sovelluksiin yltäminen vaatii vielä paljon jatkotutkimusta, mutta tutkijat ovat Advanced Materials –tiedelehdessä julkaistuista tuloksista innoissaan.

”Saavutuksesta on kiittäminen eri puolilla maailmaa työskentelevien tutkijoiden yhteistyötä”, Aalto-yliopiston professori Orlando Rojas sanoo.

“On upeaa, että pystymme valmistamaan jopa markkinoilla olevia synteettisiä vaihtoehtoja parempaa liimaa nanoselluloosasta, jonka raaka-aineet saadaan biomassasta, kuten puusta, maatalousjätteestä tai kierrätyspaperista”, Blaise Tardy sanoo.

Lisätietoja:

Tutkijatohtori Blaise Tardy
Aalto-yliopisto
p. 050 59 79 156
blaise.tardy@aalto.fi

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

Julkaisu:

Exploiting Supramolecular Interactions from Polymeric Colloids for Strong Anisotropic Adhesion between Solid Surfaces – Advanced Materials 
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906886