Functional Low-Density Materials from Cellulose Fibers and Fibrils
Tid: Fr 2024-06-14 kl 10.00
Plats: D1, Lindstedtsvägen 17, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/63426784337
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Jowan Rostami , Fiberteknologi, Fiberteknologi
Opponent: Professor Orlando Rojas, The University of British Columbia, Kanada
Handledare: Professor Lars Wågberg, Fiberteknologi, VinnExcellens Centrum BiMaC Innovation, Linné Flow Center, FLOW, Wallenberg Wood Science Center; Professor Ulrica Edlund, Polymerteknologi; Docent Klas Tommy Haraldsson, Mikro- och nanosystemteknik, Mercene Labs AB
QC 20240522
Embargo godkänt av skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post 2024-05-14
Abstract
Cellulosabaserade aerogeler har på senare tid visat sig vara användbara biobaserade material för olika tillämpningar i strävan mot ett cirkulärt och kolneutralt samhälle. Materialens mycket låga densitet, höga porositet, höga specifika yta, biokompatibilitet och biologiska nedbrytbarhet innebär att cellulosaaerogeler är lämpliga för förpackningar, isolering, sårvårdsprodukter, hygienprodukter och vattenrening. Den kommersiella användningen har dock bromsats av komplicerade, tid- och energikrävande tillverkningsmetoder. Därmed måste industriellt relevanta processer med uppskalningsmöjligheter utvecklas för att cellulosabaserade aerogeler ska nå sin fulla potential.
Denna avhandling utforskar olika skalbara och enkla metoder för att bereda och skräddarsy högporösa och våtstabila aerogeler från cellulosafibrer och cellulosananofibriller (CNFer). Eftersom våtstabilitet är avgörande för vissa tillämpningar och möjliggör ytterligare funktionalisering med vattenbaserad kemi, har ett omfattande arbete genomförts för att identifiera nya metoder för att skapa en god våtstabilitet utan att använda komplicerade tvärbindningsprocedurer. Ett stort fokus har även lagts på att klarlägga råvarans och bearbetningsmetodernas inverkan på de slutliga materialegenskaperna för att optimera prestandan för riktade tillämpningar. Dessutom har CNFers unika nätverksbildande egenskaper också utforskats i att skapa funktionella material med strukturell integritet från mycket små mängder CNFer i aerogelsystem baserade på makroskopiska cellulosarika fibrer och nanopartiklar av metallorganiska nätverk.
Slutligen demonstrerades potentialen av de framställda cellulosabaserade och cellulosaförstärkta aerogelerna med utmärkt våtstyrka i tillämpningar där deras strukturella integritet, fysikaliska och mekaniska egenskaper kan användas på ett mycket fördelaktigt sätt, till exempel biomedicinska applikationer, gaslagring och -separering, flamskydd, och hygienprodukter. Mot bakgrund av dessa resultat är det alltså rimligt att slå fast att dessa funktionella aerogeler kan utgöra möjliga biobaserade alternativ till dagens fossilbaserade material.