Una micrografía electrónica de barrido muestra una estructura de red formada por nanocelulosa que ha unido 1,15 micrómetros de partículas de sílice. Crédito:Bruno Mattos / Universidad Aalto
Las diminutas fibrillas extraídas de las plantas han recibido mucha atención por su fuerza. Estos nanomateriales han demostrado ser muy prometedores para superar a los plásticos, e incluso reemplazándolos. Un equipo dirigido por la Universidad de Aalto ha demostrado ahora otra propiedad notable de las nanocelulosas:sus fuertes propiedades de unión para formar nuevos materiales con cualquier partícula.
Cohesión, la capacidad de mantener las cosas juntas, desde la escala de nanopartículas hasta los sitios de construcción es inherente a estas nanofibrillas, que puede actuar como mortero para un tipo casi infinito de partículas como se describe en el estudio. La capacidad de las nanocelulosas para unir partículas en materiales cohesivos es la base del estudio que vincula décadas de investigación en nanociencia con la fabricación.
La investigación revela la universalidad de la cohesión liderada por nanocelulosas
En un artículo recién publicado en Avances de la ciencia , los autores demuestran cómo la nanocelulosa puede organizarse a sí misma en una multitud de formas diferentes al ensamblarse alrededor de partículas para formar materiales altamente robustos. Como señala el autor principal, Dr. Bruno Mattos, "Esto significa que las nanocelulosas inducen una alta cohesión en materiales particulados de manera constante y controlada para todos los tipos de partículas. Debido a sus fuertes propiedades de unión, estos materiales ahora se pueden construir con propiedades predecibles y, por lo tanto, se pueden diseñar fácilmente ".
En el momento en que se crea un material a partir de partículas, primero hay que encontrar una forma de generar cohesión, que ha sido muy dependiente de las partículas, "Usando nanocelulosa, podemos superar cualquier dependencia de partículas, "Agrega Mattos.
La nanocelulosa también puede formar estructuras conocidas por la tecnología de la pulpa con las partículas. Crédito:Bruno Mattos / Universidad Aalto
El potencial universal del uso de nanocelulosa como componente de unión surge de su capacidad para formar redes a nanoescala, que se adaptan según las partículas dadas. Las nanocelulosas se unen a partículas micrométricas, formando estructuras en forma de hoja, muy parecido al papel maché que se hace en las escuelas. La nanocelulosa también puede formar pequeñas redes de pesca para atrapar partículas más pequeñas, como nanopartículas. Usando nanocelulosa, los materiales construidos a partir de partículas se pueden moldear en cualquier forma mediante un proceso extremadamente fácil y espontáneo que solo necesita agua. En tono rimbombante, el estudio describe cómo estas nanofibras forman una red siguiendo leyes de escala precisas que facilitan su implementación.
Este desarrollo es especialmente oportuno en la era de las nanotecnologías, donde la combinación de nanopartículas en estructuras más grandes es fundamental. Como señala el Dr. Blaise Tardy, "Los nuevos límites de propiedad y las nuevas funcionalidades se exhiben regularmente a nanoescala, pero la implementación en el mundo real es poco común. Desentrañar la física asociada con la escala de la cohesión de las nanofibras es, por lo tanto, un primer paso muy emocionante para conectar los hallazgos de laboratorio con las prácticas de fabricación actuales ". se necesita una unión fuerte entre las partículas, una oportunidad que aquí ofrece la nanocelulosa.
Las nanofibras extraídas de plantas se utilizan como aglutinantes universales de partículas para formar una variedad de materiales funcionales o estructurales.
El equipo ha mostrado un camino para lograr escalabilidad en la producción de materiales, desde partículas tan pequeñas como 20 nm de diámetro hasta aquellas que tienen 20, 000 más grande. Es más, Se pueden combinar partículas inertes como nanopartículas metálicas para entidades vivientes como la levadura de panadería. Pueden tener diferentes formas, de 1D a 3-D, hidrofílico o hidrofóbico. Pueden comprender microorganismos vivos, partículas metálicas funcionales, o polen, logrando nuevas combinaciones y funcionalidades. Según el líder del equipo, Prof. Orlando Rojas, "Este es un método poderoso y genérico, una nueva alternativa que une la ciencia coloidal, desarrollo y fabricación de materiales ".
"Las redes nanofibrilares permiten el ensamblaje universal de construcciones de partículas superestructuradas" se publicó en Avances de la ciencia .
