High-performance bulk materials of self-organized cellulose nanofibrils

自组织纤维素纳米纤丝的高性能块体材料

• 批准号: 23688020
• 负责人: SAITO Tsuguyuki
• 金额: $ 17.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23688020/
• 关键词: セルロース; 自己組織化; 液晶; エアロゲル; 透明; ナノセルロース; ナノファイバー; 断熱; セルロースナノファイバー; ゲル

Cellulose is produced in plant cell walls as crystalline microfibrils with excellent material properties. These microfibrils have recently been attracting much interest as structural components in nanomaterials. We have found for the first time that cellulose can be fully dispersed in water as individual microfibrils via the application of a topological surface carboxylation reaction on cellulose microfibrils. The dispersed microfibrils spontaneously align in water. The integration controls of the self-aligned microfibrils, i.e., careful adjustment of the pH and evaporation of the solvent in the microfibril dispersions, produces a wide range of artificial bulk materials with outstanding properties. Examples include unprecedentedly stiff hydrogels that are free-standing with a water content of 99.9%, and transparent aerogels with mechanical toughness and high heat-insulation.

纤维素在植物细胞壁中以结晶微纤维的形式产生，具有优异的材料特性。这些微纤维作为纳米材料的结构成分最近引起了人们的极大兴趣。我们首次发现，通过在纤维素微纤维上进行拓扑表面羧化反应，纤维素可以作为单个微纤维完全分散在水中。分散的微纤维在水中自发排列。对自取向微纤维的集成控制，即仔细调节微纤维分散体中的pH值和溶剂的挥发，可以生产出各种性能优异的人造块状材料。例如，水含量99.9%的空前坚硬的水凝胶，以及具有机械韧性和高隔热性能的透明气凝胶。

项目成果

"完全ナノ分散セルロースとその驚きの機能"セルロースのおもしろ科学とびっくり活用,期待編III-2―ナノテクノロジー分野, 066項

“完全纳米分散的纤维素及其令人惊讶的功能”纤维素的有趣科学和令人惊讶的用途，期望III-2 - 纳米技术领域，第066节

• 发表时间: 2012
• 作者: 清川泰志;武内ゆかり;森裕司;齋藤継之; 蔵前亮太; 磯貝明; Jakob Wohlert; Lars A. Berglund;小林幹佳，大川優，山田将一;齋藤継之
• 通讯作者: 齋藤継之

ナノセルロースの基礎特性と高性能バルク材料への展開

纳米纤维素的基本性质及其高性能散体材料的发展

• 发表时间: 2013
• 作者: Kenta YAMADA・Motoyoshi KOBAYASHI;Haruyuki FUJIMAKI;齋藤継之;小林ゆり;藤澤秀次;呉俊男;磯貝明
• 通讯作者: 齋藤継之;小林ゆり;藤澤秀次;呉俊男;磯貝明

Improvement of nanofibrillation efficiency of alpha-chitin in water by selecting acid used for surface cationisation

通过选择用于表面阳离子化的酸来提高水中α-甲壳素的纳米纤化效率

• DOI: 10.1039/c2ra22271j
• 发表时间: 2013
• 期刊: RSC Advances
• 影响因子: 3.9
• 作者: Zi-Dong Qi;Yimin Fan;Tsuguyuki Saito;Hayaka Fukuzumi;Yoshiyuki Tsutsumi;Akira Isogai
• 通讯作者: Akira Isogai

セルロースナノファイバーを用いた多孔質シートの開発

使用纤维素纳米纤维开发多孔片材

• 发表时间: 2012
• 期刊: 機能紙研究会誌
• 作者: 松井泉美;河村奈緒子;安藤弘宗;鈴木健一;石田秀治;楠見明弘;木曽真;石掛以果;結城駿三,小林幹佳,足立泰久;岡田晋治;根本純司;楚山智彦;齋藤継之;磯貝明
• 通讯作者: 根本純司;楚山智彦;齋藤継之;磯貝明

天然セルロースミクロフィブリル１本単位の強度測定に成功 －その引張破断強度は鋼鉄の約１０倍－

成功测定单一天然纤维素微纤丝的强度 - 其断裂拉伸强度约为钢的10倍 -