Напредъкът на изследванията и перспективите на функционалната целулоза

Изследванията на функционалната целулоза постигнаха значителен напредък през последните години, обусловени от нарастващото търсене на устойчиви и възобновяеми материали в различни индустрии. Функционалната целулоза се отнася до целулозни производни или модифицирана целулоза с пригодени свойства и функционалности извън тяхната местна форма. Ето някои ключови напредъци на изследванията и перспективите на функционалната целулоза:

1. Биомедицински приложения: Функционални целулозни производни, като карбоксиметил целулоза (CMC), хидроксипропил целулоза (HPC) и целулозни нанокристали (CNC), се изследват за различни биомедицински приложения. Те включват системи за доставяне на лекарства, дресинг на рани, скелета за тъканно инженерство и биосензори. Биосъвместимостта, биоразградимостта и регулируемите свойства на целулозата го правят привлекателен кандидат за такива приложения.
2. Материали на базата на наноцелулоза: Наноцелулоза, включително целулозни нанокристали (CNC) и целулозни нанофибрили (CNFs), предизвика значителен интерес поради изключителните си механични свойства, високо съотношение на страните и голяма повърхност. Изследванията са фокусирани върху използването на наноцелулоза като армировка в композитни материали, филми, мембрани и аерогели за приложения в опаковане, филтрация, електроника и структурни материали.
3. Умни и отзивчиви материали: Функционалността на целулозата със стимули-реагиращи полимери или молекули позволява развитието на умни материали, които реагират на външни стимули като рН, температура, влажност или светлина. Тези материали намират приложения в системите за доставка на лекарства, сензор, задействане и контролирани освобождаващи системи.
4. Модификация на повърхността: Техниките за модификация на повърхността се изследват, за да приспособяват повърхностните свойства на целулозата за специфични приложения. Повърхностното присаждане, химическата модификация и покритието с функционални молекули позволяват въвеждането на желаните функционалности като хидрофобност, антимикробни свойства или адхезия.
5. Зелени добавки и пълнители: Целулозните производни все повече се използват като зелени добавки и пълнители в различни индустрии, за да заменят синтетичните и невъзобновяемите материали. В полимерните композити пълнителите на базата на целулоза подобряват механичните свойства, намаляват теглото и повишават устойчивостта. Те се използват и като реологични модификатори, сгъстители и стабилизатори в бои, покрития, лепила и продукти за лична хигиена.
6. Реконструкция на околната среда: Функционалните целулозни материали се изследват за приложения за възстановяване на околната среда, като пречистване на водата, адсорбция на замърсители и почистване на разливите на маслото. Адсорбентите и мембраните на базата на целулоза показват обещание за отстраняване на тежки метали, багрила и органични замърсители от замърсени източници на вода.
7. Съхранение и преобразуване на енергия: Материалите, получени от целулоза, се изследват за приложения за съхранение и преобразуване на енергия, включително суперкондензатори, батерии и горивни клетки. Наноцелулозни на базата на наноцелулоза, сепаратори и електролити предлагат предимства като висока повърхностна площ, регулируема порьозност и устойчивост на околната среда.
8. Дигитално и добавяне на производство: Функционалните целулозни материали се използват в цифрови и добавки за производство, като 3D печат и мастиленоструен печат. Биоинки на базата на целулоза и материали за печат позволяват производството на сложни структури и функционални устройства с биомедицински, електронни и механични приложения.

Изследванията на функционалната целулоза продължават да напредват, водени от стремежа към устойчиви, биосъвместими и многофункционални материали в различни области. Продължаващото сътрудничество между академичните среди, индустрията и правителствените агенции се очаква да ускори развитието и комерсиализацията на иновативни продукти и технологии, базирани на целулоза през следващите години.