나노 셀룰로오스는 나노 구조화 된 셀룰로오스로 만들어졌으며, 이는 분자 수준에 가까워지는 식물 벽의 물질로 만들어집니다. 이것은 독특한 특성을 제공합니다. 목재 펄프를 조류에 공급하거나 수동으로 셀룰로오스를 목재 펄프로부터 분리하여 결정질 또는 섬유 구조로 재 배열하여 대량으로 제조됩니다. 나노 셀룰로스는 지속 가능하고 재생 가능하며 생체 적합성입니다.
이 재료는 높은 종횡비, 강도 및 표면적을 포함하여 몇 가지 독특한 특성을 가지고있어 플라스틱 및 기존 셀룰로오스 생성물에 대한 잠재적 인 친환경 대체물이됩니다. 이들은이 재료에 가장 흥미로운 용도 중 일부이며, 향후 몇 년 동안 여러 분야를 방해 할 수 있습니다.
1. 인쇄 된 전자 제품
전도성 종이라고 불리는 나노 셀룰로스 제품은 종이 얇고 유연하며 기존의 대응 물보다 훨씬 녹색 인 다양한 전자 제품을 가능하게 할 수 있습니다.
인쇄 가능한 전자 장치는 기판 표면에 직접 인쇄되는 잉크로 만들어집니다. 잉크는 트랜지스터, 커패시터 및 저항과 같은 전자 구성 요소를 형성합니다. 그 결과 간단한 계산 및 대화식 기능이 가능한 매우 저렴한 품목입니다. 실제로,이 전자 제품은 RFID 태그, 센서, 장난감 및 대화식 제품 레이블을 지원할 수있을 정도로 강력합니다.
일반적으로 제조업체는이 유연한 전자 제품을 종이와 같은 지속 가능한 재료보다는 플라스틱 기판에 인쇄합니다. 초기 실험에 따르면 재료의 불투명도, 다공성 및 높은 표면 거칠기가 플라스틱에 대한 비현실적인 대안이되었습니다.
나노 셀룰로스는 이러한 물질에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다. 이 제품에는 종이와 동일한 단점이 없습니다. 기판은 명확하고 비유질이며 표면이 매우 부드럽습니다. 동시에 종이만큼 유연합니다. 나노 셀룰로스 기질이 충분히 얇다면 손상으로 자체적으로 접을 수도 있습니다.
나노 셀룰로스는 플라스틱보다 훨씬 녹색입니다.
여전히 실험적이지만 인쇄 된 셀룰로오스 전자 제품은 기존 전자 제품보다 훨씬 지속 가능한 가볍고 저렴한 전자 제품을 가능하게 할 수 있습니다.
2. 저렴한 물 필터
물 부족은 21 세기의 가장 중요한 과제 중 하나로 예상됩니다. 저렴한 가벼운 필터를 생산하면 깨끗한 식수에 대한 접근이 제한적인 전 세계 사람들에게 생명선을 제공 할 수 있습니다.
많은 나노 물질과 마찬가지로, 나노 셀룰로오스의 독특한 구조는 액체를 정제 할 수있게한다. 막으로 형성되면 매우 효과적인 물 필터 역할을합니다. 현재의 연구에 따르면이 재료는 특히 중금속 이온과 염료를 물에서 당기는 데 능숙합니다. 나노 셀룰로스가 액체로부터 미생물 및 바이러스의 오염 제거에 효과적 일 수 있다는 증거도있다.
나노 셀룰로스는 여전히 이러한 물 필터를 실용적으로 만들기에 충분히 널리 제조되지 않았습니다. 그러나 생산 능력의 확장과 함께 나노 셀룰로스 제조 비용을 줄이는 발전은 이러한 필터를 곧 가능하게 할 수 있습니다.
3. 공기 정화
나노 셀룰로스가 우수한 물 필터로 만드는 것과 동일한 특성도 공기에서 불순물을 제거하는 데 도움이됩니다.
하나의 나노 셀룰로스 기반 에어 필터는 먼지, 그을음, 스모그 및 액 적과 같은 미세 입자의 최대 99%를 제거했습니다. 이 미세 입자상 물질에 대한 노출은 몇 가지 심각한 건강 문제와 관련이 있습니다. 필터는 또한 공기 투과성이 높았으며, 이는 필터를 통과 한 공기의 흐름을 크게 방해하지 않았다.
이로 인해 나노 셀룰로스 에어 필터가 주거용 및 상업용 HVAC 시스템에 탁월한 옵션이 될 수 있습니다. 기존의 High-Merv 공기 필터는 대부분의 미세 입자를 트랩하지만 공기 흐름을 제한하여 HVAC 시스템에 추가 변형을하는 경향이 있습니다.
비용 효율적이고 투과성이 높고 입자를 캡처하는 데 효과적인 필터는 병원, 공장 및 대기 질이 낮은 지역과 같은 다양한 환경에서 필수적 일 수 있습니다.
4. 약물 전달 시스템
나노 셀룰로오스의 주요 유형 중 하나 인 셀룰로오스 나노 결정 (CNC)은 생분해 성 및 생체 적합성이다. 면역 체계의 공격을받을 가능성이 적거나 신체에서 독성 반응을 일으킬 가능성이 적습니다.
이러한 이유로, 연구원들은 교체 조직, 대체 임플란트, 새로운 바이오 센서, 약물 전달 장치 및 흡수 가능한 지혈을 포함한 광범위한 잠재적 생체 의학 응용으로 CNC의 사용을 테스트했습니다.
생의학 과학자들은 나노 셀룰로오스를 사용하여 표적 약물 방출 시스템을 만들었습니다. 특정 pH 수준에 반응하도록 설계된 나노 셀룰로오스의 약물을 제외하면 사람의 소화 시스템의 특정 부분에서만 방출되는 치료를 만들 수 있습니다. 이 약물 전달 시스템은 위, 결장 및 장 내의 세포의 직접적인 표적화를 허용 할 수 있습니다.
한 연구에서, 연구자들은 Curcumin을 함유하는 복합체, 항 증식 특성을 가진 커민 추출물 및 결장 및 전립선에서 암 세포를 표적으로하는 약물을 전달하기 위해 나노 셀룰로오스를 사용했습니다. 그들은 직접 전달 시스템이 커큐민 단독보다 더 효과적인 항 증식 효과를 생성한다는 것을 발견했습니다.
CNC로 만든 자화 된 하이드로 겔 비드를 통한 덱사메타손 전달과 같은 여러 연구가 다른 약물 장치를 실험했습니다.
여전히 실험적이지만, 나노 셀룰로스 제조 공정의 저탄소 비용과 단순성은 새로운 약물 전달 시스템의 좋은 후보입니다.
5. 조직 공학
TE (Tissue Engineering)는 분실 또는 손상된 조직 및 기관을위한 생물학적 대체물을 만드는 데 중점을 둔 생체 의학 공학 분야에서 빠르게 성장하는 분야입니다. 약물 전달 시스템과 마찬가지로, 나노 셀룰로오스의 지속 가능성, 생체 적합성 및 생분해 성은 생물 의학 연구에서 점점 인기있는 물질이되었습니다.
지금까지 연구원들은 CNC를 사용하여 몇 가지 다른 방법으로 TE를 지원했습니다. 가장 흔한 것은 세포 부착 및 새로운 조직 발달에 대한 구조적지지 인 스캐 폴드로 사용하는 것입니다. 콜라겐, 젤라틴 및 젖산과 같은 다른 생물학적 물질과 결합 된 CNC는 피부를 잃거나 장기 손상을 입은 환자의 조직 재생 과정을 크게 속도를 높일 수있는 일종의 진행된 상처 드레싱 역할을합니다.
.약물 전달 시스템에서와 같이, 나노 셀룰로스의 생체 적합성 및 생분해 성은 조직 공학의 우수한 후보가된다.
6. 유연한 종이 기반 배터리
나노 셀룰로스 섬유 (NCF)는 새로운 종류의 리튬 금속 배터리를 생성하는 데 사용될 수 있습니다. NCF는 양수와 음의 노드 사이의 분리기로서 작용할뿐만 아니라 이들 노드가 위에 구축 된 기판으로 작용한다.
이 리튬 금속 배터리는 에너지 저장 용량이 높으며 탄성 및 폼과 유사합니다. 이 재료는 부드럽고 강하고 부러지지 않고 크게 구부리고 스트레칭 할 수 있습니다. 이 유연성은보다 창의적인 배터리 설계를 가능하게합니다.
이 배터리에 대한 한 연구의 연구원들은 미래의 전기 자동차 나 의류에서도 사용될 수 있다고 생각합니다.
7. 녹색 단열재
나노 셀룰로오스의 높은 표면적 및 균일 구조는 효과적인 절연체로 만듭니다.
한 연구에 따르면, 단열재를 제공 할 때 스티로폼보다 더 효과적인 나노 셀룰로스에서 거품을 만들 수 있습니다. 결과 재료도 매우 강력합니다. 변형없이 무게의 200 배를 지원할 수 있습니다.
스티로폼은 일반적인 저비용 절연체이지만 환경에 큰 영향을 줄 수도 있습니다. 이 재료는 석유 기반 플라스틱 인 폴리스티렌에서 제조되며 생분해되지 않습니다. 가볍기 때문에 쉽게 바람이 불고 종종 폐기물 수집 시스템을 탈출합니다.
스티로폼에 대한 지속 가능하고 생분해 성있는 대안은 제조에 저렴한 경우 매립지에서 가장 중요한 석유 기반 제품 공급원 중 하나를 대체하는 데 도움이 될 수 있습니다.
나노 셀룰로스가 우리가 사는 방식을 어떻게 변화시킬 수 있는지
이러한 응용 분야의 대부분은 여전히 실험적입니다. 나노 셀룰로오스를 제조하는 정착 공정은 아직 규모가 크지 않으며, 재료 시장이 빠르게 성장하고 있지만, 나노 셀룰로스를 규모로 실용적으로 실용적으로 만들기 위해 연구를 계속해야합니다.
.그러나 이러한 실험은 재료가 가질 수있는 엄청난 잠재력을 보여줍니다. 다양한 분야의 플라스틱을 대체하고 스티로폼 단열재의 필요성을 제거하고 전기 자동차를보다 실용적으로 만들 수 있습니다.
생분해 성이 있고 제조 공정이 지속 가능하기 때문에 재료는 일상 생활을 훨씬 더 친환경하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.
