Lignin-Rich Microfibrillated Cellulose Films
From Production to Application
Tid: To 2024-12-12 kl 10.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Huisi Li , Fiber- och polymerteknologi
Opponent: Associate Professor Maria Soledad Peresin, Auburn University, USA
Handledare: Docent Olena Sevastyanova, Träkemi och massateknologi; Professor Artem Kulachenko, Teknisk mekanik; Professor Monica Ek, Träkemi och massateknologi
QC 20241115
Embargo t.o.m. 2025-12-12 godkänt av skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post 2024-12-03
Abstract
Biomassa från lignocellulosa, särskilt cellulosa från trä, utgör en rikligt förekommande och förnybar resurs för produktion av avancerade biobaserade material. Denna avhandling undersöker utvecklingen och tillämpningen av ligninrik mikrofibrillerad cellulosa (LMFC)-filmer, framställda av hög-kappa sulfatmassa, och belyser dess potential som hållbart alternativ till petrokemiskt baserade material. Forskningen fokuserar på att förstå hur restlignin och råfiberkarakteristika påverkar egenskaperna hos LMFC-filmer. Effekterna av torkningsförhållanden på de fysikalisk-kemiska och mekaniska egenskaperna hos dessa filmer undersöktes också.
Studien visar att restlignin ökar den termiska stabiliteten och hydrofobiciteten hos filmerna samt förbättrar deras mekaniska egenskaper under optimerade bearbetningsförhållanden. Vidare uppvisar lövträ- och barrträmassor olika fibrilleringsbeteenden, där LMFC-filmer framställda från barrträ visar överlägsen draghållfasthet på grund av bildningen av fler fiberförbindelser inom fibernätverket. Den exceptionella mekaniska prestandan hos LMFC-filmer, jämförbar med kemiskt modifierade cellulosananofibrer, visar deras potential för industriella tillämpningar. Dessa ligninrika filmer har lovande användningsområden inom högvärdesfält som batterier, organisk färgadsorption och protonutbytande tillämpningar. Särskilt LMFC-filmer är idealiska kandidater som separatorer i vattenbaserade zink-jonbatterier, där deras förbättrade våtstryka, överlägsna elektrolytupptag och goda jonledningsförmåga möjliggör stabil cyklingsprestanda. Dessutom ger filmernas ökade affinitet för katjoniska organiska färgämnen dem till effektiva och miljövänliga adsorbenter för vattenrening. Resultaten i denna avhandling bidrar till hållbar utveckling av biobaserade cellulosamaterial genom optimering av lignocellulosaresurser för ett brett spektrum av tillämpningar.