کاربردهای سلولز چیست؟

سلولز، یکی از فراوان ترین ترکیبات آلی روی زمین، به دلیل خواص منحصر به فرد خود به عنوان سنگ بنای کاربردهای مختلف صنعتی، تجاری و علمی عمل می کند. سلولز که عمدتاً از دیواره‌های سلولی گیاه به دست می‌آید، یک پلی ساکارید است که از واحدهای گلوکز به هم پیوند خورده‌اند و آن را به یک کربوهیدرات پیچیده تبدیل می‌کنند. تطبیق پذیری قابل توجه، زیست تخریب پذیری و فراوانی آن، کاربردهای زیادی را در زمینه های مختلف برانگیخته است.

کاربردهای سنتی:

تولید کاغذ و مقوا:

الیاف سلولزی جزء اساسی تولید کاغذ و مقوا هستند.

خمیر سلولزی که از چوب، پنبه یا کاغذ بازیافتی به دست می‌آید، برای ایجاد طیف گسترده‌ای از محصولات کاغذی، از جمله روزنامه، مجلات، مواد بسته‌بندی و سطوح نوشتاری، تحت پردازش قرار می‌گیرد.

منسوجات و پوشاک:

پنبه که عمدتاً از الیاف سلولزی تشکیل شده است، یک ماده نساجی اصلی است که در تولید لباس استفاده می شود.

الیاف مبتنی بر سلولز مانند ریون، مودال و لیوسل از طریق فرآیندهای شیمیایی تولید می‌شوند و در پوشاک، منسوجات خانگی و محصولات صنعتی کاربرد دارند.

مصالح ساختمانی:

مواد مبتنی بر سلولز، مانند چوب و محصولات چوبی مهندسی شده مانند تخته سه لا و تخته‌های رشته‌ای جهت‌دار (OSB)، در ساخت و ساز برای قاب‌بندی، عایق کاری و تکمیل به کار می‌روند.

صنایع غذایی:

مشتقات سلولز مانند متیل سلولز و کربوکسی متیل سلولز به عنوان غلیظ کننده، تثبیت کننده و عامل حجیم کننده در محصولات غذایی عمل می کنند.

فیبر رژیمی استخراج شده از سلولز به بافت و ارزش غذایی مواد غذایی مختلف کمک می کند.

داروها:

سلولز به عنوان یک ماده کمکی در فرمولاسیون های دارویی استفاده می شود و خواص اتصال، تجزیه و رهش کنترل شده را در قرص ها و کپسول ها ارائه می دهد.

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) و سلولز میکرو کریستالی از مشتقات سلولزی رایج هستند که در کاربردهای دارویی استفاده می شوند.

کاربردهای نوظهور:

فیلم ها و پوشش های زیست سازگار:

نانوبلورهای سلولز (CNC) و نانوفیبریل‌های سلولز (CNF) ذرات سلولز در مقیاس نانو با استحکام مکانیکی و خواص بازدار استثنایی هستند.

این مواد نانوسلولزی برای کاربرد در بسته‌بندی‌های زیست تخریب‌پذیر، پوشش‌های مواد غذایی و دارویی و پانسمان‌های زخم مورد بررسی قرار می‌گیرند.

پرینت سه بعدی:

رشته های سلولزی که از خمیر چوب یا سایر منابع سلولزی به دست می آیند، به عنوان ماده اولیه برای چاپ سه بعدی استفاده می شوند.

زیست تخریب پذیری، تجدیدپذیری و سمیت کم رشته های سلولزی آنها را برای کاربردهای تولید پایدار جذاب می کند.

وسایل ذخیره انرژی:

مواد مبتنی بر سلولز برای استفاده در دستگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی مانند ابرخازن‌ها و باتری‌ها بررسی می‌شوند.

مواد کربن مشتق شده از سلولز خواص الکتروشیمیایی امیدوارکننده‌ای از جمله مساحت سطح بالا، هدایت الکتریکی خوب و استحکام مکانیکی را نشان می‌دهند.

کاربردهای زیست پزشکی:

داربست های سلولزی در مهندسی بافت برای کاربردهای پزشکی احیا کننده استفاده می شوند.

مواد بر پایه سلولز زیست تخریب پذیر به عنوان حامل دارو، پانسمان ترمیم زخم و داربست برای کشت سلولی و بازسازی بافت عمل می کنند.

تصفیه آب:

جاذب های مبتنی بر سلولز برای تصفیه آب و تصفیه فاضلاب استفاده می شود.

مواد سلولزی اصلاح شده به طور موثر آلاینده هایی مانند فلزات سنگین، رنگ ها و آلاینده های آلی را از طریق فرآیندهای جذب از محلول های آبی حذف می کنند.

الکترونیک و اپتوالکترونیک:

لایه‌های رسانای شفاف و بسترهای ساخته شده از نانوبلورهای سلولز برای استفاده در وسایل الکترونیکی انعطاف‌پذیر و دستگاه‌های الکترونیک نوری مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

مواد مبتنی بر سلولزی در مقایسه با مواد الکترونیکی معمولی مزایایی مانند شفافیت، انعطاف پذیری و پایداری را ارائه می دهند.

چشم انداز آینده:

پلاستیک های زیستی:

پلاستیک های زیستی مبتنی بر سلولز به عنوان جایگزین های پایدار برای پلاستیک های مبتنی بر نفت معمولی نوید می دهند.

تلاش‌هایی برای توسعه پلیمرهای مشتق شده از سلولز با خواص مکانیکی بهبود یافته، قابلیت تجزیه زیستی و ویژگی‌های پردازش برای استفاده گسترده در بسته‌بندی، کالاهای مصرفی و کاربردهای خودرو در حال انجام است.

مواد هوشمند:

مواد سلولزی عامل دار به عنوان مواد هوشمند با ویژگی های پاسخ دهنده، از جمله انتشار داروی واکنش دهنده به محرک ها، قابلیت های خود ترمیمی و سنجش محیطی در حال توسعه هستند.

این مواد پیشرفته مبتنی بر سلولز کاربردهای بالقوه ای در مراقبت های بهداشتی، روباتیک و نظارت بر محیط زیست دارند.

فناوری نانو:

انتظار می‌رود ادامه تحقیقات در مورد مواد نانوسلولزی، از جمله نانوبلورهای سلولز و نانوفیبریل‌ها، کاربردهای جدیدی را در زمینه‌هایی مانند الکترونیک، فوتونیک و نانوپزشکی باز کند.

ادغام نانومواد سلولزی با سایر اجزای نانومقیاس ممکن است به مواد هیبریدی جدید با خواص مناسب برای کاربردهای خاص منجر شود.

اقتصاد دایره ای:

پیشرفت‌ها در فناوری‌های بازیافت سلولز و فرآیندهای زیست پالایشگاهی به توسعه اقتصاد دایره‌ای برای مواد مبتنی بر سلولز کمک می‌کند.

سیستم های حلقه بسته برای بازیابی و بازسازی سلولز فرصت هایی را برای به حداقل رساندن ضایعات، کاهش اثرات زیست محیطی و افزایش بهره وری منابع ارائه می دهند.

اهمیت سلولز بسیار فراتر از نقش سنتی آن در کاغذسازی و منسوجات است. با تحقیقات و نوآوری های مداوم، سلولز همچنان الهام بخش کاربردهای جدید در صنایع مختلف است و باعث پایداری، عملکرد و عملکرد در مواد و محصولات می شود. از آنجایی که جامعه به طور فزاینده ای نظارت بر محیط زیست و بهره وری منابع را در اولویت قرار می دهد، سلولز یک منبع ارزشمند و همه کاره برای رسیدگی به چالش های حال و آینده باقی می ماند.