نانوسلولز

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

نانوسلولز (Nanocellulose) عبارتی است که برای اشاره به سلولز با ساختاری نانو بکار می‌رود. از جمله عبارت‌های معادل این مفهوم می‌توان به سلولز نانوفیبری (CNFسلولز با رگه‌های مایکرو (MFCسلولز با بلورهای نانو (NCC) و نانوسلولز باکتریایی (BNC) اشاره کرد. نانوسلولز باکتریایی، نانوسلولزی است که با کمک باکتری‌ها تولید می‌شود.

نانوسلولز ماده‌ای است که با کمک فیبرهای (رگه‌های) سلولزی با بزرگی نانو تولید می‌شود نسبت طول به پهنای این رگه‌ها بسیار بالا است. پهنای معمول این رگه‌ها ۵ تا ۲۰ نانومتر است که می‌توانند طول‌های متفاوت در حد چند میکرون داشته باشند.

کاربردها[ویرایش]

برخی کاربردهای نانوسلولز عبارتند از:

  • کاربرد به عنوان افزودنی به فیلتر تنباکو
  • مقاوم‌سازی مواد رسانا
  • غشاء بلندگوهای صدای بلند
  • غشاءهای با شار بالا
  • صفحه نمایش‌های الکترونیکی انعطاف‌پذیر
  • اجزای رایانه
  • خازن‌ها[۱]
  • تهیهٔ زره‌های های سبک برای بدن و شیشه‌های ضدگلوله
  • تهیهٔ مواد بازدارنده در برابر خوردگی[۲]
  • بهبود دهنده ویسکوزیته
  • غشا های دیالیز
  • پارچه ی مخصوص بدون پرز[۳]

خواص مهم[ویرایش]

  • جذب آب
  • شکل پذیری
  • تخلخل
  • زیست تخریب پذیری سریع[۴]
  • استحکام کششی
  • دوام[۵]
  • غیر سمی
  • غیر آلرژیک[۶]

این خواص به عوامل زیادی از جمله عوامل زیر بستگی دارد:

  • روش کشت
  • نژاد باکتری استفاده شده در سنتز
  • پیش درمان انزیمی
  • تغذیه
  • pH
  • میزان اکسیژن رسانی[۷]

محیط کشت[ویرایش]

یکی از مهم ترین مسایل تولید BNC محیط کشت ان می باشد، زیرا 50% تا 80% از کل هزینه تولید را در بر می گیرد.[۸] متخصصان در حال تحقیق بر روی شناسایی ترکیب و حجم محیط کشت جدید مقرون به صرفه می باشند. انواع محیط کشت های شناسایی شده، شامل انواع پساب، زباله های کشاورزی و صنعتی و ... .استفاده از ضایعات به علت ارزان بودن و کاهش دفع زباله در محایط زیست، کمک بسزایی در راه تولید BNC می کند.[۹]برای مثال ضایعات نیشکر از جمله پسماندهایی است که در ایران ساالنه 3.4 میلیون تن تولید میشود و دفع آنها نیز برای دولت هزینه در بردارد.

برتری سلولز باکتریایی نسبت به سلولز گیاهی[ویرایش]

در مقایسه با سلولز گیاهی ، BNC به صورت خالص تولید می شود. فاقد لیگنین ، پکتین و همی سلولز است. ساختار فوق العاده ریز BNC دارای ویژگی های بسیار بالایی از تبلور ، ظرفیت جذب مایعات بالاتر ، درجه بالاتری از پلیمریزاسیون ، سطح خاص بالاتر و خصوصیات مکانیکی بالاتر است که باعث می شود در بسیاری از کاربردها گزینه ای برتر از سلولز گیاه باشد. علاوه بر این ، آمادگی BNC برای اصلاح ، آن را در مقایسه با سلولز با منشا گیاهی بسیار برتر می کند. BNC می تواند در طول دوره تخمیر به گونه ای ساخته شود که لوله ها ، کره ها یا غشاها را با توجه به خواسته های کاربردی ترسیم کند. جنبه دیگر فراوانی گروه های هیدروکسیل در BNC است که عملکرد یا ترکیب آن را با سایر ترکیبات تقویت کننده ای که BNC را با خواص فیزیکی جدید، مانند فعالیت ضد میکروبی، رسانایی الکتریکی، یا حتی کامپوزیت های چند منظوره BNC تسهیل می کند. بنابراین ، بخشهای کاربردی BNC بطور مداوم در حال گسترش است ، از جمله فرآوری بیوزپستی ، کاربردهای پزشکی و دارویی ، تصفیه فاضلاب، مواد رسانای الکتریکی، بسته بندی و صنایع غذایی.[۱۰]

منابع[ویرایش]

  1. Nyström, Gustav; Marais, Andrew; Karabulut, Erdem; Wågberg, Lars; Cui, Yi; Hamedi, Mahiar M. (2015). "Self-assembled three-dimensional and compressible interdigitated thin-film supercapacitors and batteries". Nature Communications. 6: 7259. Bibcode:2015NatCo...6E7259N. doi:10.1038/ncomms8259. ISSN 2041-1723.
  2. see http://www.nanohibitor.com/, United States Patent No. 9,222,174 to Garner (http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=/netahtml/PTO/search-bool.html&r=2&f=G&l=50&co1=AND&d=PTXT&s1=9222174&OS=9222174&RS=9222174), and United States Patent No. 9,359,678 to Garner (http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=/netahtml/PTO/search-bool.html&r=1&f=G&l=50&co1=AND&d=PTXT&s1=9222174&OS=9222174&RS=9222174)
  3. Charpentier PA, Maguire A, Wan WK (۲۰۰۸). «Surface modification of polyester to produce a bacterial cellulose-based vascular prosthetic device»: ۶۳۶۰–۶۳۶۷.
  4. Thompson, David N.; Hamilton, Melinda A. (2001-03-01). "Production of bacterial cellulose from alternate feedstocks". Applied Biochemistry and Biotechnology. 91 (1): 503. doi:10.1385/ABAB:91-93:1-9:503. ISSN 1559-0291.
  5. Rehim, Shady A.; Singhal, Maneesh; Chung, Kevin C. (2014-05-01). "Dermal Skin Substitutes for Upper Limb Reconstruction: Current Status, Indications, and Contraindications". Hand Clinics. Flap Reconstruction of the Traumatized Upper Extremity. 30 (2): 239–252. doi:10.1016/j.hcl.2014.02.001. ISSN 0749-0712.
  6. Çakar, Fatih; Özer, Işılay; Aytekin, A. Özhan; Şahin, Fikrettin (2014-06-15). "Improvement production of bacterial cellulose by semi-continuous process in molasses medium". Carbohydrate Polymers. 106: 7–13. doi:10.1016/j.carbpol.2014.01.103. ISSN 0144-8617.
  7. Zeng, Xiaobo; Small, Darcy P.; Wan, Wankei (2011-06-01). "Statistical optimization of culture conditions for bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum BPR 2001 from maple syrup". Carbohydrate Polymers. 85 (3): 506–513. doi:10.1016/j.carbpol.2011.02.034. ISSN 0144-8617.
  8. Carreira, Pedro; Mendes, Joana A. S.; Trovatti, Eliane; Serafim, Luísa S.; Freire, Carmen S. R.; Silvestre, Armando J. D.; Neto, Carlos Pascoal (2011-08-01). "Utilization of residues from agro-forest industries in the production of high value bacterial cellulose". Bioresource Technology. 102 (15): 7354–7360. doi:10.1016/j.biortech.2011.04.081. ISSN 0960-8524.
  9. Graminha, E. B. N.; Gonçalves, A. Z. L.; Pirota, R. D. P. B.; Balsalobre, M. A. A.; Da Silva, R.; Gomes, E. (2008-06-23). "Enzyme production by solid-state fermentation: Application to animal nutrition". Animal Feed Science and Technology. 144 (1): 1–22. doi:10.1016/j.anifeedsci.2007.09.029. ISSN 0377-8401.
  10. Abol-Fotouh, D., Hassan, M.A., Shokry (۲۰۲۰). «Bacterial nanocellulose from agro-industrial wastes device».