Une micrographie électronique à balayage montre une structure en résille formée de nanocellulose qui a lié 1,15 micromètre de particules de silice ensemble. Crédit :Bruno Mattos / Université Aalto
De minuscules fibrilles extraites de plantes ont suscité beaucoup d'attention pour leur force. Ces nanomatériaux se sont montrés très prometteurs en surclassant les plastiques, et même les remplacer. Une équipe dirigée par l'Université Aalto a maintenant montré une autre propriété remarquable des nanocelluloses :leurs fortes propriétés de liaison pour former de nouveaux matériaux avec n'importe quelle particule.
Cohésion, la capacité de garder les choses ensemble, de l'échelle des nanoparticules aux chantiers est inhérente à ces nanofibrilles, qui peut servir de mortier à un type presque infini de particules comme décrit dans l'étude. La capacité des nanocelluloses à rassembler des particules dans des matériaux cohérents est à la base de l'étude qui relie des décennies de recherche en nanosciences à la fabrication.
La recherche révèle l'universalité de la cohésion menée par les nanocelluloses
Dans un article qui vient de paraître dans Avancées scientifiques , les auteurs démontrent comment la nanocellulose peut s'organiser de multiples façons en s'assemblant autour de particules pour former des matériaux très robustes. Comme l'a souligné l'auteur principal, Dr Bruno Mattos, "Cela signifie que les nanocelluloses induisent une cohésion élevée dans les matériaux particulaires de manière constante et contrôlée pour tous les types de particules. En raison de ces fortes propriétés de liaison, de tels matériaux peuvent désormais être construits avec des propriétés prévisibles et donc facilement conçus. »
Dès qu'un matériau est créé à partir de particules, il faut d'abord trouver un moyen de générer de la cohésion, qui a été très dépendant des particules, "En utilisant la nanocellulose, nous pouvons surmonter toute dépendance aux particules, " ajoute Mattos.
La nanocellulose peut également former des structures connues de la technologie de la pâte avec les particules. Crédit :Bruno Mattos / Université Aalto
Le potentiel universel de l'utilisation de la nanocellulose comme composant de liaison découle de leur capacité à former des réseaux à l'échelle nanométrique, qui s'adaptent en fonction des particules données. Les nanocelluloses lient les particules micrométriques, former des structures en forme de feuille, un peu comme le papier mâché comme on le fait dans les écoles. La nanocellulose peut également former de minuscules filets de pêche pour piéger des particules plus petites, comme les nanoparticules. Grâce à la nanocellulose, les matériaux construits à partir de particules peuvent être façonnés dans n'importe quelle forme en utilisant un processus extrêmement simple et spontané qui n'a besoin que d'eau. Surtout, l'étude décrit comment ces nanofibres forment un réseau suivant des lois d'échelle précises qui facilitent leur mise en œuvre.
Cette évolution est particulièrement opportune à l'ère des nanotechnologies, où la combinaison de nanoparticules dans des structures plus grandes est essentielle. Comme le souligne le Dr Blaise Tardy, « De nouvelles limites de propriétés et de nouvelles fonctionnalités sont régulièrement présentées à l'échelle nanométrique, mais la mise en œuvre dans le monde réel est rare. Démêler la physique associée à la mise à l'échelle de la cohésion des nanofibres est donc une première étape très excitante vers la connexion des résultats de laboratoire avec les pratiques de fabrication actuelles. une forte liaison entre les particules est nécessaire, une opportunité ici offerte par la nanocellulose.
Les nanofibres extraites des plantes sont utilisées comme liants universels pour les particules afin de former une variété de matériaux fonctionnels ou structurels
L'équipe a montré une voie pour atteindre l'évolutivité dans la production de matériaux, des particules aussi petites que 20 nm de diamètre à celles qui sont de 20, 000 plus grand. Par ailleurs, des particules inertes telles que des nanoparticules métalliques à des entités vivantes telles que la levure de boulanger peuvent être mélangées. Ils peuvent être de forme différente, du 1D au 3-D, hydrophile ou hydrophobe. Ils peuvent comprendre des micro-organismes vivants, particules métalliques fonctionnelles, ou du pollen, obtenir de nouvelles combinaisons et fonctionnalités. Selon le chef d'équipe, Pr Orlando Rojas, "C'est une méthode puissante et générique, une nouvelle alternative qui relie la science colloïdale, développement et fabrication de matériaux."
"Les réseaux nanofibrillaires permettent l'assemblage universel de constructions de particules superstructurées" a été publié dans Avancées scientifiques .
