Functionalization and optimization of cellulose-based filaments
Tid: To 2026-10-29 kl 10.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtvägen 26
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Mu-Rong Wang , Fiberprocesser
Opponent: Prodessor Steve Eichhorn, University of Bristol, England
Handledare: Professor L. Daniel Söderberg, Fiberprocesser, Wallenberg Wood Science Center; Doktor Korneliya Gordeyeva, Wallenberg Wood Science Center, Fiberprocesser; Docent Tomas Rosén, Wallenberg Wood Science Center, Fiberprocesser; Doktor Anastasia Riazanova, Wallenberg Wood Science Center, Fiberprocesser
QC 20261005
Abstract
Cellulosananofibrer (CNF) är bland de mest lovande förnybara byggstenarna för högpresterande material. Kombinationen av TEMPO- medierad oxidation cellulosananofibrer (TCNF) och en flödesfokuserande kanal ger de starkaste biobaserade kontinuerliga fibrerna (filament) som hittills har rapporterats. Denna avhandling följer TCNF-filament genom hela deras processlivscykel: kontroll av dispersionsegenskaper, spinningsparametrar, torkstrategi, möjliga återvinningsprocesser och funktionalisering, med målet att förstå hur varje steg bestämmer filamentens struktur och egenskaper.
Den strömmande dispersionen övervakas in situ genom att den flödesfokuserande geometrin integreras direkt i ett polariserat optiskt mikroskop (POM). Spinnbarheten styrs av fibernätverkets homogenitet snarare än av de enskilda fibrernas dimensioner, vilket ger ett prediktivt kriterium som ersätter försök-och-misstag-testning för varje enskild sats. Termisk torkning efter spinningen omformar därefter filamentens struktur och mekaniska egenskaper genom två konkurrerande effekter där måttlig uppvärmning försämrar prestandan, medan förtätning och samkristallisation vid hög temperatur återställer hållfastheten till nivån för enskilda nanofibrer. Cirkularitet utvärderas genom att de torkade filamenten återdispergeras till en spinnbar dispersion, där inblandning i TCNF återställer den kolloidala stabiliteten och spinnbarheten, samtidigt som en stor del av den ursprungliga mekaniska prestandan bibehålls. Slutligen funktionaliseras filamenten till kolfiberkompositer, vars mekaniska och värmetransportegenskaper utvidgar den flödesfokuserande spinningsplattformen från rent strukturella fibrer till funktionella, värmeledande fibrer.
Sammantaget etablerar dessa studier ett sammanhängande och resursmedvetet ramverk för att utforma egenskaperna hos biobaserade cellulosafilament under hela deras livscykel, från den strömmande dispersionen till en återvinningsbar, funktionell fiber.