ความคืบหน้าการวิจัยและโอกาสของเซลลูโลสที่ใช้งานได้

งานวิจัยเกี่ยวกับการทำงานของเซลลูโลสมีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาโดยได้รับแรงหนุนจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุที่ยั่งยืนและทดแทนในอุตสาหกรรมต่างๆ เซลลูโลสที่ใช้งานได้หมายถึงอนุพันธ์เซลลูโลสหรือเซลลูโลสดัดแปลงด้วยคุณสมบัติและฟังก์ชันการทำงานที่ปรับแต่งได้นอกเหนือจากรูปแบบดั้งเดิมของพวกเขา นี่คือความคืบหน้าการวิจัยที่สำคัญและโอกาสของเซลลูโลสที่ใช้งานได้:

1. การใช้งานด้านชีวการแพทย์: อนุพันธ์เซลลูโลสที่ใช้งานได้เช่น carboxymethyl เซลลูโลส (CMC), hydroxypropyl cellulose (HPC) และเซลลูโลสนาโนคริสตัล (CNCs) กำลังถูกสำรวจสำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์ต่างๆ เหล่านี้รวมถึงระบบการส่งยา, การแต่งกายแผล, โครงร่างของวิศวกรรมเนื้อเยื่อและไบโอเซนเซอร์ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและคุณสมบัติที่ปรับได้ของเซลลูโลสทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานดังกล่าว
2. วัสดุที่ใช้ nanocellulose: nanocellulose รวมถึงเซลลูโลสนาโนคริสตัล (CNCs) และเซลลูโลส nanofibrils (CNFs) ได้รวบรวมความสนใจอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมอัตราส่วนสูงและพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การใช้ nanocellulose เป็นการเสริมแรงในวัสดุคอมโพสิตฟิล์มเยื่อหุ้มเซลล์และ aerogels สำหรับการใช้งานในบรรจุภัณฑ์การกรองอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวัสดุโครงสร้าง
3. วัสดุที่ชาญฉลาดและตอบสนอง: การทำงานของเซลลูโลสด้วยโพลีเมอร์หรือโมเลกุลที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าช่วยให้การพัฒนาวัสดุอัจฉริยะที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกเช่นค่า pH, อุณหภูมิ, ความชื้นหรือแสง วัสดุเหล่านี้ค้นหาแอพพลิเคชั่นในการส่งมอบยาการตรวจจับการกระตุ้นและระบบควบคุม
4. การปรับเปลี่ยนพื้นผิว: มีการสำรวจเทคนิคการปรับเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อปรับคุณสมบัติพื้นผิวของเซลลูโลสสำหรับการใช้งานเฉพาะ การปลูกถ่ายอวัยวะพื้นผิวการดัดแปลงทางเคมีและการเคลือบด้วยโมเลกุลที่ใช้งานได้ช่วยให้สามารถแนะนำฟังก์ชันที่ต้องการเช่นการชอบน้ำ, คุณสมบัติต้านจุลชีพหรือการยึดเกาะ
5. สารเติมแต่งสีเขียวและฟิลเลอร์: อนุพันธ์เซลลูโลสถูกนำมาใช้เป็นสารเติมแต่งสีเขียวและฟิลเลอร์ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อแทนที่วัสดุสังเคราะห์และไม่ต่ออายุ ในคอมโพสิตพอลิเมอร์ฟิลเลอร์ที่ใช้เซลลูโลสช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลลดน้ำหนักและเพิ่มความยั่งยืน พวกเขายังใช้เป็นตัวดัดแปลง Rheology, thickeners และ stabilizers ในสี, การเคลือบ, กาวและผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล
6. การฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม: วัสดุเซลลูโลสที่ใช้งานได้กำลังถูกตรวจสอบสำหรับการใช้งานการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมเช่นการทำให้บริสุทธิ์น้ำการดูดซับมลพิษและการทำความสะอาดการรั่วไหลของน้ำมัน ตัวดูดซับและเยื่อหุ้มเซลล์ที่ใช้เซลลูโลสแสดงให้เห็นถึงสัญญาในการกำจัดโลหะหนักสีย้อมและสารมลพิษอินทรีย์จากแหล่งน้ำที่ปนเปื้อน
7. การจัดเก็บพลังงานและการแปลง: วัสดุที่ได้จากเซลลูโลสได้รับการสำรวจสำหรับการจัดเก็บพลังงานและแอพพลิเคชั่นการแปลงรวมถึง supercapacitors แบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง อิเล็กโทรดที่ใช้ Nanocellulose, ตัวคั่นและอิเล็กโทรไลต์มีข้อได้เปรียบเช่นพื้นที่ผิวสูงความพรุนที่ปรับได้และความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม
8. การผลิตแบบดิจิตอลและสารเติมแต่ง: วัสดุเซลลูโลสที่ใช้งานได้ถูกนำมาใช้ในเทคนิคการผลิตแบบดิจิตอลและสารเติมแต่งเช่นการพิมพ์ 3 มิติและการพิมพ์อิงค์เจ็ท bioinks ที่ใช้เซลลูโลสและวัสดุที่พิมพ์ได้ช่วยให้การผลิตโครงสร้างที่ซับซ้อนและอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ด้วยการใช้งานด้านชีวการแพทย์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องจักรกล

การวิจัยเกี่ยวกับการทำงานของเซลลูโลสยังคงดำเนินต่อไปโดยได้รับแรงผลักดันจากการแสวงหาวัสดุที่ยั่งยืนทางชีวภาพและวัสดุมัลติฟังก์ชั่นในสาขาที่หลากหลาย ความร่วมมืออย่างต่อเนื่องระหว่างสถาบันการศึกษาอุตสาหกรรมและหน่วยงานของรัฐคาดว่าจะเร่งการพัฒนาและการค้าผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีที่ใช้เซลลูโลสที่เป็นนวัตกรรมในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า