Världens starkaste biomaterial

Nanocellulosa är de minsta fibrerna, så kallade fibriller, i växtcellväggen och utvinns vanligtvis ur pappersmassa. En typisk nanocellulosa-fibrill är 5 – 20 nm bred men har en längd i mikrometerskalan och styrkeegenskaperna hos varje enskild nanofibrill är exceptionella. Genom att rikta nanofibrillerna i en spinnpprocess är det möjligt att utnyttja nanofibrillens styrka på ett optimalt sätt. Resultatet är ett material med en styrka på 1,57 GPa – starkare än spindelsilke, som länge ansetts vara det starkaste biomaterialet.

Den spunna fibern kan i styrka konkurrera med kolfiber och glasfiber. De materialen har dock problemet att de är svåra att återvinna och hamnar på deponier efter materialets livslängd, medan nanocellulosa är både förnybart och nedbrytbart. Material av nanocellulosa kan därmed vara ett hållbart alternativ inom t.ex. fordonsindustrin och i medicinska implantat.

Metoden för att spinna de superstarka fibrerna bygger på en teknik som kallas flödesfokusering (flow-focusing). Den tekniken riktar fibrerna genom att låta nanocellulosa flöda igenom andra, vinkelräta flöden. En ändring i pH låser sedan nanofibrillerna, så de bildar en gel, och man får då en kontinuerlig fiber. Processen är helt vattenbaserad och inga mijöfarliga kemikalier eller höga temperaturer används.

Forskning pågår nu för att få ytterligare kunskap för att kunna utveckla processen, utgångsmaterialet och själva den spunna fibern. Med hjälp av synkrotrontekniker studeras hur inriktningen av nanocellulosan sker under spinningsprocessen, och andra studier undersöker fibrillernas dynamik med hjälp av specialutvecklade instrument. Ett startupbolag (CelluXtreme) har nyligen startats för att skala upp processen.

Mycket av forskningen bedrivs inom forskningscentret Wallenberg Wood Science Center .