Un team guidato dalla Aalto University ha scoperto una straordinaria proprietà delle nanocellulosi: le loro forti proprietà leganti formano nuovi materiali se combinati con praticamente qualsiasi nano o microparticella.
A causa delle loro eccezionali proprietà meccaniche e della fonte verde, le fibrille estratte dalla cellulosa, le cosiddette nanocellulose, hanno un enorme potenziale per rivoluzionare la formazione dei materiali. Negli attuali sforzi di ricerca, questi nanomateriali a base biologica hanno mostrato grandi promesse nella formazione di materiali ad alte prestazioni, con il potenziale di sostituire la plastica.
Alcuni esempi di materiali sviluppati da nanoparticelle ottenute da biomassa includono parti di automobili, rivestimenti riflettenti , adesivi, filamenti ad alta resistenza, riempitivi compositi e bio-inchiostri di stampa 3D.
Un aspetto estremamente allettante di queste nanoparticelle a base biologica è il fatto che offrono la promessa di nanoproduzione su larga scala utilizzando sistemi a base acquosa. L’uso dell’acqua come solvente per assemblare queste fibre produce una miriade di tipi di materiali, con proprietà sempre più versatili.
[Deconstruction of plants to form nanoparticles as a promising route for the bottom-up manufacturing of sustainable materials.
Image: Luiz Greca / Aalto University]
Sul sito dell’EUON è stata pubblicata l’opinione del dr. Blaise Tardy dell’Università di Aalto, che possibile commentare unendosi ai post sull’Osservatorio dei nanomateriali dell’UE.
Nanofibrille da piante come attivatori nanotecnologici
Le alte prestazioni delle nanoparticelle sono dimostrate nella letteratura scientifica, ma le meraviglie associate a questi progressi rimangono regolarmente limitati alla ricerca scientifica a causa di preoccupazioni tossicologiche o di scarsa producibilità industriale. Ogni volta che un materiale viene creato da particelle, si deve prima trovare un modo per assemblarle in un materiale utilizzabile su larga scala. Questo generalmente viene ottenuto attraverso strategie che generano coesione, tali strategie, tuttavia, sono molto dipendenti e influenzate dalle particelle stesse.
Recentemente un team guidato dall’Università di Aalto ha mostrato un’altra straordinaria proprietà delle nanocellulose: hanno forti proprietà leganti a formare nuovi materiali quando vengono mescolate praticamente con qualsiasi nano o microparticella.
Una nuova ricerca rivela l’universalità della coesione guidata dalle nanocellulosi
Lo studio dimostra come la nanocellulosa possa organizzarsi in una moltitudine di modi diversi in funzione della morfologia e dell’energia superficiale delle altre nano e microparticelle. Ciò significa che le nanocellulose inducono elevata coesione nei materiali in modo costante e controllato per tutti i tipi di particelle. Grazie alle loro proprietà leganti, tali materiali possono quindi essere costruiti in maniera prevedibile e quindi facilmente ingegnerizzabile.
Le nanocellulose legano particelle micrometriche, formando strutture simili a fogli. La nanocellulosa può anche formare minuscole reti per intrappolare nanoparticelle più piccole. Usando la nanocellulosa, i materiali costituiti da particelle possono essere formati in qualsiasi forma usando un processo estremamente semplice e spontaneo che necessita solo di acqua. È importante sottolineare che lo studio descrive come queste nanofibre formino reti che seguono precise leggi di ridimensionamento che ne facilitano l’implementazione pratica.
Questo sviluppo è particolarmente attuale nell’era delle nanotecnologie, dove è essenziale combinare nanoparticelle in strutture più grandi. Vengono infatti regolarmente mostrate nuove funzionalità su scala nanometrica, ma l’implementazione nel mondo reale è rara.
Le nanofibre estratte dalle piante sono utilizzate come leganti universali per le particelle per formare una varietà di materiali funzionali o strutturali
Il team ha mostrato un percorso per raggiungere la scalabilità nella produzione di materiali, da particelle di diametro fino a 20 nm a quelle 2000 volte più grandi. Inoltre si è visto che possono essere associate sia particelle inerti, come le nanoparticelle metalliche, sia entità viventi come il lievito del panettiere. Tali particelle possono essere di forma diversa, da 1D a 3D, idrofiliche o idrofobiche. Possono comprendere microrganismi viventi, particelle metalliche funzionali o polline, ottenendo nuove combinazioni e funzionalità. Questo è un metodo potente e generico, una nuova alternativa che collega scienza colloidale, scienza dei materiali e produzione.
Esempi di materiali sviluppati da nanoparticelle ottenute da biomassa:
