Fundamentals of Interactions between Cellulose Materials and its Implications on Properties of Fibrous Networks

QC 2024-04-08

Abstract

Grundläggande forskning spelar naturligtvis en avgörande roll i utvecklingen av hållbara materiallösningar och processer som gynnar både vår miljö och vårt vardagsliv. Cellulosa, som är en förnyelsebar och rikligt tillgänglig råvara, har också en enorm användnings potential i olika typer av hållbara material. Cellulosan har dock en avancerad och komplicerad molekylär och över molekylärstruktur och det är därför svårt att till fullo utnyttja den inneboende potentialen hos denna fascinerande råvara. Genom att fördjupa oss i och klarlägga de molekylära mekanismer som ligger till grund för växelverkan mellan cellulosarika ytor har vi skapat en grundförutsättning för att kunna utnyttja cellulosans inneboende egenskaper i olika typer av fiberbaserade nätverk . Resultaten i avhandlingen understryker den komplicerade och användbara kopplingen som finns mellan grundläggande förståelse och praktiska tillämpningar genom att visa hur den molekylära kontakten och strukturen i gränsytan mellan två cellulosa-rika ytor kommer att kontrollera de makroskopiska egenskaperna hos nätverk ifrån cellulosa rika fibrer. Studierna i avhandlingen omfattar olika aspekter, allt ifrån utvecklingen av väldefinierade och nm-jämna modellmaterial, för att studera molekylära växelverkai gränsytan mellan två cellulosa ytor, till framställningen av fibrösa nätverk med skräddarsydda egenskaper.I den första delen av arbetet har fokus legat på att utveckla väl karakteriserade modellmaterial och väldefinierade metoder för att klarlägga växelverkan i gränsytan eller gränsfasen mellan två cellulosa ytor. Resultaten visar också hur tillsats kemikalier påverkar växelverkan mellan cellulosa ytor och hur valet av kemikalier kan användas för att styra de strukturella och adhesiva egenskaperna hos gränsytan. Genom att använda våra modellmaterial har det också varit möjligt att bättre förstå de grundläggande mekanismerna som kontrollerar fiber-fiberväxelverkningar och därigenom hur tillsatskemikalier eller fibermodifieringar påverkar bildandet av en fiber/fiberfog och hur det i sin tur kontrollerar de makroskopiska mekaniska egenskaperna hos fibernätverket. I den sista delen av arbetet undersöktes hur olika mängder av fysikaliskt adsorberade styrkekemikalier och nätverks densiteter påverkar slutegenskaperna hos fibernätverk ifrån olika typer av fibrer. Resultaten visar att tillsatskemikalierna fortfarande har relativt sett stor positiv påverkan på de mekaniska egenskaperna hos nätverken, trots höga densiteter, vilket igen understryker vikten att klarlägga molekylära växelverkningar i gränsytan mellan fibrerna i ett fibernätverk.Sammantaget visar detta arbete inte bara hur grundläggande insikter om molekylära växelverkningar och gränsytsstrukturer har direkta praktiska tillämpningar för att förbättra makroskopiska egenskaper hos fibernätverk, utan det betonar också vikten av att integrera grundläggande och tillämpade metoder för skapa nya eller förbättrade biobaserade och recirkulerbara material.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-345069