Целюлоза, одна з найпоширеніших органічних сполук на Землі, завдяки своїм унікальним властивостям служить наріжним каменем у різноманітних промислових, комерційних і наукових застосуваннях.Целюлоза, отримана головним чином із клітинних стінок рослин, є полісахаридом, що складається з одиниць глюкози, з’єднаних разом, що робить її складним вуглеводом.Його дивовижна універсальність, здатність до біологічного розкладання та велика кількість сприяли численним застосуванням у різноманітних галузях.、
Традиційні програми:
Виробництво паперу та картону:
Целюлозні волокна є основним компонентом виробництва паперу та картону.
Целюлозна маса, отримана з деревини, бавовни або переробленого паперу, переробляється для створення широкого спектру паперових виробів, включаючи газети, журнали, пакувальні матеріали та поверхні для письма.
Текстиль та одяг:
Бавовна, яка в основному складається з целюлозних волокон, є основним текстильним матеріалом, який використовується у виробництві одягу.
Волокна на основі целюлози, такі як віскоза, модал і ліоцел, виготовляються за допомогою хімічних процесів і знаходять застосування в одязі, домашньому текстилі та промислових товарах.
Конструкційні матеріали:
Матеріали на основі целюлози, такі як деревина та технічні вироби з деревини, такі як фанера та орієнтовано-стружкова плита (OSB), є невід’ємною частиною конструкції для каркасів, ізоляції та оздоблення.
Харчова промисловість:
Похідні целюлози, такі як метилцелюлоза та карбоксиметилцелюлоза, служать загусниками, стабілізаторами та наповнювачами в харчових продуктах.
Харчові волокна, отримані з целюлози, сприяють текстурі та харчовій цінності різних харчових продуктів.
Фармацевтика:
Целюлоза використовується як допоміжна речовина у фармацевтичних композиціях, забезпечуючи властивості зв’язування, розпаду та контрольованого вивільнення в таблетках і капсулах.
Гідроксипропілметилцелюлоза (HPMC) і мікрокристалічна целюлоза є поширеними похідними целюлози, які використовуються у фармацевтичних цілях.
Нові програми:
Біосумісні плівки та покриття:
Нанокристали целюлози (CNC) і нанофібрили целюлози (CNF) — це нанорозмірні частинки целюлози з винятковою механічною міцністю та бар’єрними властивостями.
Ці наноцелюлозні матеріали досліджуються для застосування в біорозкладаній упаковці, покриттях для харчових продуктів і фармацевтичних препаратів, а також для перев’язок ран.
3D друк:
Целюлозні нитки, отримані з деревної маси або інших джерел целюлози, використовуються як сировина для 3D-друку.
Біорозкладаність, відновлюваність і низька токсичність целюлозних ниток роблять їх привабливими для сталого виробництва.
Пристрої накопичення енергії:
Матеріали на основі целюлози досліджуються для використання в накопичувачах енергії, таких як суперконденсатори та батареї.
Вуглецеві матеріали, отримані з целюлози, демонструють багатообіцяючі електрохімічні властивості, включаючи високу площу поверхні, хорошу електропровідність і механічну міцність.
Біомедичні застосування:
Целюлозні каркаси використовуються в тканинній інженерії для регенеративної медицини.
Біорозкладані матеріали на основі целюлози служать носіями для доставки ліків, пов’язками для загоєння ран і каркасами для культури клітин і регенерації тканин.
Очистка води:
Адсорбенти на основі целюлози застосовують для очищення води та очищення стічних вод.
Модифіковані целюлозні матеріали ефективно видаляють забруднення, такі як важкі метали, барвники та органічні забруднювачі, з водних розчинів за допомогою процесів адсорбції.
Електроніка та оптоелектроніка:
Прозорі провідні плівки та підкладки з нанокристалів целюлози досліджуються для використання в гнучкій електроніці та оптоелектронних пристроях.
Матеріали на основі целюлози мають такі переваги, як прозорість, гнучкість і довговічність порівняно зі звичайними електронними матеріалами.
Майбутні перспективи:
біопластик:
Біопластики на основі целюлози є перспективними як стійкі альтернативи звичайним пластикам на основі нафти.
Тривають зусилля з розробки полімерів на основі целюлози з покращеними механічними властивостями, здатністю до біологічного розкладання та характеристиками обробки для широкого використання в упаковці, споживчих товарах і автомобільних додатках.
Розумні матеріали:
Функціоналізовані целюлозні матеріали розробляються як інтелектуальні матеріали з реакційними властивостями, включаючи вивільнення ліків у відповідь на стимули, здатність до самовідновлення та сприйняття навколишнього середовища.
Ці передові матеріали на основі целюлози мають потенційне застосування в охороні здоров’я, робототехніці та моніторингу навколишнього середовища.
Нанотехнології:
Очікується, що продовження досліджень наноцелюлозних матеріалів, включаючи нанокристали та нанофібрили целюлози, відкриє нові сфери застосування в таких галузях, як електроніка, фотоніка та наномедицина.
Інтеграція целюлозних наноматеріалів з іншими нанорозмірними компонентами може призвести до нових гібридних матеріалів із спеціальними властивостями для конкретних застосувань.
Циркулярна економіка:
Удосконалення технологій переробки целюлози та процесів біопереробки сприяють розвитку циклічної економіки матеріалів на основі целюлози.
Системи із замкнутим циклом відновлення та регенерації целюлози пропонують можливості мінімізації відходів, зменшення впливу на навколишнє середовище та підвищення ефективності використання ресурсів.
Значення целюлози виходить далеко за рамки її традиційної ролі у виробництві паперу та текстилю.Завдяки постійним дослідженням та інноваціям целюлоза продовжує надихати на нові застосування в різних галузях промисловості, сприяючи екологічності, функціональності та продуктивності матеріалів і продуктів.Оскільки суспільство все більше надає перевагу екологічному захисту та ефективності використання ресурсів, целюлоза залишається цінним і універсальним ресурсом для вирішення сучасних і майбутніх проблем.
Час публікації: 28 березня 2024 р