Целлюлоза, одно из самых распространенных органических соединений на Земле, благодаря своим уникальным свойствам служит краеугольным камнем в различных промышленных, коммерческих и научных приложениях.Целлюлоза, полученная в основном из стенок растительных клеток, представляет собой полисахарид, состоящий из связанных друг с другом единиц глюкозы, что делает ее сложным углеводом.Его замечательная универсальность, биоразлагаемость и изобилие стимулировали множество применений в самых разных областях.、
Традиционные приложения:
Производство бумаги и картона:
Целлюлозные волокна являются основным компонентом производства бумаги и картона.
Целлюлозная масса, полученная из древесины, хлопка или переработанной бумаги, подвергается переработке для создания широкого спектра бумажной продукции, включая газеты, журналы, упаковочные материалы и поверхности для письма.
Текстиль и одежда:
Хлопок, состоящий в основном из целлюлозных волокон, является основным текстильным материалом, используемым в производстве одежды.
Волокна на основе целлюлозы, такие как вискоза, модал и лиоцелл, производятся с помощью химических процессов и находят применение в одежде, домашнем текстиле и промышленных товарах.
Строительные материалы:
Материалы на основе целлюлозы, такие как древесина и изделия из древесины, такие как фанера и ориентированно-стружечные плиты (OSB), являются неотъемлемой частью конструкции для каркаса, изоляции и отделки.
Пищевая промышленность:
Производные целлюлозы, такие как метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза, служат загустителями, стабилизаторами и наполнителями в пищевых продуктах.
Пищевая клетчатка, экстрагированная из целлюлозы, влияет на текстуру и пищевую ценность различных продуктов питания.
Фармацевтика:
Целлюлоза используется в качестве наполнителя в фармацевтических составах, обеспечивая свойства связывания, дезинтеграции и контролируемого высвобождения в таблетках и капсулах.
Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) и микрокристаллическая целлюлоза являются распространенными производными целлюлозы, используемыми в фармацевтических целях.
Новые приложения:
Биосовместимые пленки и покрытия:
Нанокристаллы целлюлозы (CNC) и нанофибриллы целлюлозы (CNF) представляют собой наноразмерные частицы целлюлозы с исключительной механической прочностью и барьерными свойствами.
Эти наноцеллюлозные материалы изучаются для применения в биоразлагаемой упаковке, покрытиях для пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, а также в перевязочных материалах для ран.
3D-печать:
Целлюлозные нити, полученные из древесной массы или других источников целлюлозы, используются в качестве сырья для 3D-печати.
Биоразлагаемость, возобновляемость и низкая токсичность целлюлозных нитей делают их привлекательными для устойчивого производства.
Устройства хранения энергии:
Материалы на основе целлюлозы исследуются на предмет использования в устройствах хранения энергии, таких как суперконденсаторы и батареи.
Углеродные материалы, полученные из целлюлозы, обладают многообещающими электрохимическими свойствами, включая большую площадь поверхности, хорошую электропроводность и механическую прочность.
Биомедицинские применения:
Целлюлозные каркасы используются в тканевой инженерии для регенеративной медицины.
Биоразлагаемые материалы на основе целлюлозы служат носителями для доставки лекарств, ранозаживляющими повязками и каркасами для клеточной культуры и регенерации тканей.
Очистка воды:
Адсорбенты на основе целлюлозы используются для очистки воды и очистки сточных вод.
Модифицированные целлюлозные материалы эффективно удаляют такие загрязнения, как тяжелые металлы, красители и органические загрязнители, из водных растворов посредством процессов адсорбции.
Электроника и оптоэлектроника:
Прозрачные проводящие пленки и подложки из нанокристаллов целлюлозы исследуются для использования в гибкой электронике и оптоэлектронных устройствах.
Материалы на основе целлюлозы обладают такими преимуществами, как прозрачность, гибкость и устойчивость по сравнению с обычными электронными материалами.
Будущие перспективы:
Биопластики:
Биопластики на основе целлюлозы обещают стать устойчивой альтернативой обычным пластикам на основе нефти.
В настоящее время предпринимаются усилия по разработке полимеров на основе целлюлозы с улучшенными механическими свойствами, биоразлагаемостью и технологическими характеристиками для широкого использования в упаковке, потребительских товарах и автомобильной промышленности.
Умные материалы:
Функционализированные целлюлозные материалы разрабатываются как интеллектуальные материалы с чувствительными свойствами, включая высвобождение лекарств, реагирующее на раздражители, способности к самовосстановлению и чувствительность к окружающей среде.
Эти передовые материалы на основе целлюлозы имеют потенциальное применение в здравоохранении, робототехнике и мониторинге окружающей среды.
Нанотехнологии:
Ожидается, что продолжение исследований наноцеллюлозных материалов, включая нанокристаллы и нанофибриллы целлюлозы, откроет новые возможности их применения в таких областях, как электроника, фотоника и наномедицина.
Интеграция целлюлозных наноматериалов с другими нанокомпонентами может привести к созданию новых гибридных материалов с индивидуальными свойствами для конкретных применений.
Круговая экономика:
Достижения в технологиях переработки целлюлозы и процессах биопереработки способствуют развитию экономики замкнутого цикла для материалов на основе целлюлозы.
Системы замкнутого цикла восстановления и регенерации целлюлозы предлагают возможности минимизировать отходы, снизить воздействие на окружающую среду и повысить эффективность использования ресурсов.
Значение целлюлозы выходит далеко за рамки ее традиционной роли в производстве бумаги и текстиля.Благодаря постоянным исследованиям и инновациям целлюлоза продолжает вдохновлять на новые применения в различных отраслях, обеспечивая устойчивость, функциональность и производительность материалов и продуктов.Поскольку общество все больше отдает приоритет охране окружающей среды и эффективности использования ресурсов, целлюлоза остается ценным и универсальным ресурсом для решения нынешних и будущих проблем.
Время публикации: 28 марта 2024 г.