Table of Contents
תפקיד ננוולוז בחיזוק סרטי אריזה
ננולוז הוא חומר הדור הבא הנגזר מ- Cellulose, הפולימר האורגני השפע ביותר על פני כדור הארץ.מקור מפול עץ, סיבים צמחיים, וחיידקים מסוימים, ננולוז מיוצר על ידי פירוק צלולוז לתוך סיבים ננוקליים או גבישים.שילוב ייחודי של חומרים חזקים יותר, שטח גדול, יכולת ביולוגית, וחידוש זה הוא תוספת חזקה לשיפור הביצועים של סוללות אלה, כמו גם לחץ חיצוני, כמו גם על פני השטח, כמו גם על ידי לחץ על פני השטח, כדי להגביר את הלחץ המסחרי חזק יותר, על פני השטח, על פני השטח הגדול יותר, על פני השטח, על פני השטח, על ידי הגנה מפני חומר מגנטית של חומר חזק יותר, על פני השטח, על ידי מגנטי חזק יותר, על ידי הגנה גבוהה יותר, על ידי מגנטית, על ידי מגנטי חזק יותר, על ידי חומר חזק יותר, על ידי חומר חזק יותר, על ידי הגנה מפני חומרים מגנטית על ידי מגנטית, על ידי מגנטית גבוהה יותר, על ידי מנגנונים משפטיים, על ידי הגנה גבוהה יותר, על ידי מגנטית גבוהה יותר, על ידי הגנה גבוהה יותר, על ידי חומר חזק יותר, על ידי הגנה מפני לחץ מסחרי, על ידי מנגנונים משפטיים, 000.
מה זה ננולוז?
ננולוזה מתייחס חלקיקים או סיבים עם לפחות ממד אחד בטווח 1-100 ננומטר. שלושה סוגים עיקריים קיימים: ננופיברילס צלולים (CNF), nanocrystals (CNC), וחיידקים ננומטריים חיידקיים מסוימים הם גבישים מיוחדים, אשר לעתים קרובות מקבל cpline של יחס גבוה וגמישות המיוצרים על ידי csoicicicicicicicic.
התכונות המכאניות יוצאות מן המבנה ההיררכי שלה.בעץ הילידים, רשתות צלולוז מאורגנות למיקרו-מברילס המוחזקים יחד על ידי אג"ח מימן.כאשר אלה fibrils משוחררים ב nanoscale, אזור פני השטח הספציפי שלהם יכול לעלות על 2002 /g, ואת המודולים של יאנג תיאורטית של מתגבש תאים גמישים 130-140a להשוואה, כי הוא דומה לדגמי זכוכית גמישה.
כיצד ננוולוז מחזק את חבילות הסרטים
הקמת רשת Reinforcing
כאשר התמזגו לסרט פולימרים - רוב הביוטכנולוגיה הנפוצים כמו חומצה פולילאקטית (PLA), פוליhydroxyalkanoates (PHA), או אפילו מוצרי קוסמטיקה כגון פוליאתילן ופוליפרופילן - סיבים אנקולוז יוצרים רשת מקושרת בתוך הממטריקס.זה פועל כמו חיזוק פיזי, הפצת מתח יישומי על פני שטח גדול יותר ומניעה של מחקרי לחץ גבוה יותר (%) לעתים קרובות על פני משקל נקי יותר מ- 50 אחוזים).
ביצועי גדר מוגברת
בנוסף לחיזוק מכני, nanocellulose משפר את תכונות המכשול של סרטי אריזה.רשת fibril הדחוסה, מסובבת יוצרת נתיב מתפתל למולקולות גז ולחות, צמצום דרסטי של חוסר יכולת.עבור חמצן, המהווה גורם מפתח בניקוי מזון, CNF סרטים יכול להשיג באופן פעיל קצבי העברת חמצן נמוך כמו 0.13mm / m2dayat תחת תנאים יבשים, אשר גם טיפול במולקולות דלות דם נמוך.
שיפור גמישות ומהירויות
תפיסה מוטעית נפוצה היא כי הוספת ננו-חומר קשיח הופכת בהכרח לסרט שפל.בפרקטיקה, ננוולוז מפוספס יכול במקביל להגדיל את הכוח ולשמור, או אפילו לשפר, את המיומנות.המפתח נמצא ביכולת של ננופיברילס לגשר על מיקרו-קסרפלים ופענוח פלסטיק תחת לחץ, סופג אנרגיה זו, שילוב של עוצמה ויציבות הוא בעל ערך במיוחד בסרטים שיש לבצע, גמישות ולהבטיח כי יש צורך להפעיל את התמונות, כמו גם על פני כדוריות, ולהפחית את הגורמות להזיזות, ואפקטים, כמו גם את הגמישות ולהפחית את התמונות, ולהפחית את הגורמות ללקות, כמו גם את התמונות, כמו גם את התמונות, ולהפחית את הגורמות ללקות, כמו גם את הגורמות ללקות, ולהפחית את התמונות, ולהפחית את התמונות, כמו גם את הגורמות ללקות, תוך כדי לחץ הדם, תוך כדי לחץ הדם, ולהפחית את הגורמות ללקות, תוך כדי לחץ הדם באופן מפלסטיקה, תוך כדי לחץ הדם באופן מפלסטיקה, תוך כדי לחץ הדם באופן מפלסטיקה, ללא לחץ, ללא לחץ, ולהפחית את הגורמות ללקות, ולהפחית את הגורמות ללקות, ולהפחית את הגורמות ללקות, ולהפחית את
יתרונות מרכזיים עבור יישומי אריזה
כוח מכני
היתרון העיקרי של הוספת ננולוז לסרטי אריזה הוא השיפור הדרמטי בתכונות מכניות.סרטים להיות עמידים יותר לדמיע, puncture, ו-Breakage, המאפשר ליצרנים להפחית עובי הסרט ללא הקרבה ביצועים. הפחתה חומרית זו מורידה את צריכת הפלסטיק הכוללת לחבילה, תורמת למטרות קיימות.
נכסים נוספים של גדר
אריזה יעילה חייבת להגן על מוצרים מחמצן, לחות, אור וזיהום מיקרוביאלי.נוולוז-enhanced סרטים להציג באופן משמעותי את שיעורי החמצן נמוך יותר ואת פחמן דו תחביר בהשוואה לסרטי פולימרים מסודרים.למרות מחסום מים נשאר אתגר, התקדמות בעיצוב nanocomposite - כגון חימום צינורות nanocellulose בין מוצרי פולימרים הידרופוביים - מניב פתרונות מעשיים במזון, אריזה כפולה או חומצות מזון, כמו חומצות שומן, כמו גם תכונות רגישות, כמו מוצרי חמצן, שיפור, או חומצות שומן, או חומצות שומן, כמו גם אספקת מזון כפול, או חומצות שומן, כמו גם תכונות שומן, או חומצות שומן, כמו שיפור של מוצרי חומצה משולשת, כמו אספקת חלבון, שיפור של מוצרי חומצה משולשת, או חומצות שומן, שיפור, שיפור של מוצרי חומצה משולשת, או חומצות שומן, שיפור של מוצרי חומצה משולשת, או חומצות שומן, כמו אספקת מזון, או חומצות שומן, כמו שיפור של מוצרי חמצן או חומצות שומן, שיפור של מוצרי חומצה משולשת, שיפור של מוצרי חומצה משולשת, כמו שיפור עצמי, כמו גם תכונות חלבון צמחית, כמו שיפור של מוצרי חומצה נשית, כמו שיפור של מוצרי חומצה נשית, שיפור של מוצרי חומצה נשית, כמו שיפור של מוצרי חומצה נשית, שיפור אספקת חלבון צמחית,
זמינות ביולוגית והתאמה סביבתית
ננולוז עצמו הוא ביומדרד לחלוטין ונגזר ממשאבים מתחדשים.כאשר משולבים לתוך ממטריקס פולימרי ביומדן, הסרט הננוקולוז המתקבל יכול לפרוץ בתנאים של ייצוג תעשייתי, ולא משאיר שאריות מיקרופלסטיק מתמשך.זהו יתרון מכריע על פני מחסנית פלסטיק קונבנציונלית וננוקלים, אשר לעתים קרובות אינם ניתנים למדידה, הייצור של ננולוז דורש פחות מ-20 יערות פלסטיק או יותר מאשר פחמן המבוססים על ידי פחמן, 000, 000, 000, 000, 000 פלסטיק, אפילו ממתכת, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של פחמן, 000, 000 נשלטים של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של פחמן, 000 של פחמן, 000 של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000 נשלטים של פחמן, 000, 000, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000, 000, 000, 000 של פחמן מחוספסים, 000, 000, 000, 000, 000 של פחמן, 000 של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נשלטים,
יציבות ויציבות הממד
ננולוז יכול גם לשפר את היציבות התרמית של סרטי אריזה.אזורי גביש של CNC, במיוחד, יש טמפרטורות נמוכות תרמיות גבוהות (מעל 250 מעלות צלזיוס), אשר מסייע לעכב את תחילתו של decomposition פולימר במהלך עיבוד ושימוש קצה.בנוסף, רשת ננופיבר נוקשה מפחיתה את ההתרחבות התרמית ואת התכווצות, שיפור יציבות הממד של הסרט תחת טמפרטורות שונות - נכס חשוב עבור חוויות אלה במהלך אחסון וטמפרטורות במהלך תנודות.
קלרנס אופטי ו Printability
למרות ממדים ננומטריים שלה, ננוולוז מפוספס לא באופן משמעותי אור גלוי, המאפשר לסרטים להישאר שקוף או translucent - דרישה חיונית עבור יישומים רבים אריזה שבו חשיפה המוצר הוא הרצוי. יתר על כן, פני השטח הידרופילי של ננולוז משפר את הדבקות של דיוסים מבוססי מים וציפויים, שיפור יכולת הדפסה ומאפשר גרפיקה גבוהה ישירות על הסרט ללא טיפול נוסף.
יישומים ב-Purkeingענפים שונים
מזון Packaging
(הסרטים הננולוז-reinforced מבטיחים במיוחד עבור אריזות מזון.מכשול החמצן שלהם מסייע לשמר טריות ולמנוע חמצון של שמנים ושומנים. אריזות Active האריזה משלבת ננולוז כנושא לסוכני אנטי-מיקרוביאלי, נוגדי חמצון, או מטבולי חמצן נבדקים, מרחיבים את חיי המדף נוספים.
תרופות ואריזות רפואיות
באריזות תרופות, דרישות קפדניות ללחות והגנה על חמצן, כמו גם סטריליות, להפוך ננולוז תוספת אטרקטיבית. סרטים ניתן להנדס כדי לספק מחסום גבוה תוך כדי להיות קל משקל ו גמיש בצורת יתר.יתר על כן, ביו-גמישות של ננולוז הובילה למחקר לתוך סרטי מזהמים סמים ותלבושות פצע שיכול להכפיל כמו אריזה ראשונית עבור מכשירים רפואיים.
מסחר אלקטרוני ו- Transport
הצמיחה המהירה של קניות מקוונות יצרה דרישה עבור פתרונות קלים, חזקים, בר קיימא אריזה שיכולים לעמוד בלחצים מכניים במהלך משלוח מייל האחרון. סרטי ננולוז מציעים התנגדות השפעה וכוח puncture תוך להיות דק ואור, צמצום הן שימוש בחומר והן עלויות המשלוח. חברות חוקרות נייר קידוד nanocellose נוקשות ומדליק סרטי התנגדות כתחליפים עבור בועות פלסטיק ו cushioning.
סרטים תעשייתיים וחקלאות
מעבר לאריזות הצרכנים, סרטי ננוולוז מוצאים תפקידים בחיתוך תעשייתי של רכיבים שבריריים ובסרטים מבולצ'ים חקלאיים.סרטים ממולך שניתן לעשות עם ננולוז יכולים להידרדר לתוך הקרקע לאחר השימוש, תוך חיסול הצורך להסרת וסילוק.כוח מכני גבוה שלהם מאפשר להם להתנגד לפגיעות רוח וגשמים במהלך העונה ההולכת וגדלה, בעוד ההתנגדות UV שלהם ניתן לכוון באמצעות תוספים.
ייצור ואתגרי אינטגרציה
למרות היתרונות הרבים, יש להתגבר על כמה מכשולים כדי לשיווק סרטי ננולוז-reinforced אריזה בקנה מידה גדול.
עלויות הייצור הגבוהות
בידוד של nanocellulose - במיוחד CNF ו CNC - requires אנרגיה intensive refining או עיבוד כימי.עלויות עבור באיכות גבוהה ננולוז ציונים בטווח כיום בין 10 $ 50 $ ל 50 לליטרגרם, גבוה משמעותית מאשר טיפוסי פולימרנים המבוססים על מאובנים. עם זאת, עלויות הייצור הם בהתמדה ירידה כמו יעילות תהליך שיפור, ופיתוח של ננול ממקורות חקלאיים (למשל, צריכת סוכר מתמשכת).
עידוד דיספרסיון אחיד
ננולוז יש נטייה חזקה ל agglomerate בשל חיבור מימן נרחב בין סיבים. במטריקס פולימרי, פיזור גרוע מוביל למלא אשכולות, אשר יוצר נקודות ריכוז מתח ומצמצמצמצת ביצועים מכניים במקום לשפר אותו. Achieving הומוגני דורש פיזור קפדני של טכניקות מורכבות, כגון היתוך עם עיצובים מטבוליים אופטימיזציה, פתרון עם גולשים המיוצרים או משטח של ננוקסידציה יש שיפור עם תכונות ריפאוקסידוקסידוקסדנציה טובה יותר.
רגישות
האופי הידרופילי של צלולוז מגביל את ביצועי המכשול של סרטי ננוקולוז תחת לחות גבוהה.כאשר לחות יחסית עולה על 60%, מולקולות מים swell the nanofibrils, הגדלת נפח חופשי ומינוף גזים חודרים. עבור רבים מזון ויישומים פוליפרטיים, קצב שידור מים נמוך הוא חיוני.
סקר של הייצור
בעוד ייצור בקנה מידה המעבדה של סרטי ננוקולוז הוא גם הוקם, קנה עד רציף, תעשייתי ייצור סרטים ייצור מציג אתגרים. ננולוז יש מולטי דיוק גבוהים, אשר יכול לסבך המשאבה, dewatering, וייבוש שלבים. רול-to-roll עיבוד חייב להיות מותאם כדי להתמודד עם חומרים דליקים מים, עלייה צריכת האנרגיה עבור גישות תוך ייבוש, כולל שילוב של צינורות פולינרוז או צינורות פולינרוז בשימוש על ידי צינורות פולימוסים קיימים.
חידושים עתידיים ודרכים מחקר
שינוי פני השטח ותפקוד
אחד האזורים הפעילים ביותר של מחקר הוא הכימיה של פני השטח של ננולוז. על ידי שרשראות הידרופוביות, סילניות, או פולימרים על פני השטח nanocellulose, מדענים יכולים להתאים את תאימותו עם מטבוליות פולימריות ספציפיות, בו זמנית שיפור הפיזור והלחות. nanocellulose פונקציונלי יכול גם לשאת קבוצות פעיל עבור אריזה אינטליגנטית, כגון אינדיקטורים בזמן, חיישנים, חיישנים טריים, או פחמן דו חמצני.
ננוקום היברידי
שילוב nanocellulose עם ננו-חומרים אחרים - כגון ננוקליות, תחמוצת גרפן או ננו חלקיקים מתכת - יוצר סרטים היברידיים עם תכונות משופרות סינרגיסטיות.לדוגמה, משטחים מעוקלים וננולוז יכולים ליצור "brick-and-mortar" nanostructure שמשפר באופן דרמטי חמצן ומחסומי מים רחוק מעבר למה שמרכיבים לבד מערכות גמישות כגון שקיפות גבוהה.
חבילות Active and Intelligent Packaging
אזור פני השטח הגדול של ננולוז הופך אותו למריצה מצוינת עבור הטמעת תרכובות פעילות.שליטה שחרור של אנטימיקרוביאלים, אמלין נושבים, או נוגדי חמצון מהסרט יכולים להאריך באופן פעיל את חיי המוצר.בינתיים, שילוב של אינדיקטורים סינתטיים או טבעיים מאפשר ניטור בזמן אמת של טריות, pH, או התעללות טמפרטורה.
מיזם מסחרי
כמה חברות עכשיו מדרגות את הייצור nanocellulose עבור יישומי אריזה.למשל, חברות כמו Nippon Paper Industries ומלוודה (ספין- off של האוניברסיטה העברית של ירושלים) השיקה מוצרים nanocellulose מסחריים המיועדים לשוק האריזה. אריזות מזון גדולות מנהלים ניסויים עם ננולוז ממוחזר סרטים כדי להחליף אלומיניום ב pouches גמישים, נמשך על ידי האפשרות של מתכת ללא פגע, סוללת חומרים מבוזרים, עם ביצועים ממוחזרים יותר מאשר מחסנים ממוחזרים יותר מאשר מצופה באופן גלובליים.
מסקנה
ננולוז הוא חיזוק רב צדדי ורב עוצמה לסרטי אריזה, המספק רווחים יוצאי דופן בחוזק רבילי, ביצועי מחסום וקיימות סביבתית.היכולת שלו לשדרג הן ביופלסטיקה והן פולימרים קונבנציונליים הופכת אותו לחומר אסטרטגי עבור המעבר של תעשיית האריזה לקראת פתרונות מעגליים ופחמיים נמוכים. בעוד אתגרים ב Cost, פיזור, ורגישות להישאר, מחקר מתמשך בפונקציונליות פני השטח, היברידיות, ייצור וסולק גבוה יותר ממתחים אלה הופכים לפחמי מתכתיים סטנדרטיים, כמו גם מסוללות סטנדרטיות, כמו גם ממתכת, כדי להפחית את עלויות סטנדרטיות סטנדרטיות, כמו גם ממתכת, כמו גם ממתכת, כמו גם ממתכת, כמו גם ממתכת, 000, 000, 000, 000, 000, 000 סטנדרטיות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 סטנדרטיות, 000, 000, 000 טמפרטורות גבוהות יותר ויותר, 000 טמפרטורות גבוהות יותר ויותר, 000, 000, 000 טמפרטורות גבוהות יותר ויותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000 טמפרטורות גבוהות יותר ויותר, 000 טמפרטורות גבוהות יותר ויותר רגישות נשאר, 000 טמפרטורות גבוהות יותר ויותר, 000 טמפרטורות גבוהות יותר
(ב) לקריאה נוספת על ההיבטים הטכניים של ננוולוז סינתזה ויישום, ה-FLT:0 Nature Review on ננוcelluloseFLT:1 מספק סקירה אקדמית מצוינת.משאבים מוכווני תעשייה מ-FLT:2TAPPIFLT 3: ו-FLT:4Bioeconomy AllianceFillo:5 מציעים תובנות לפיתוח מסחרי ומגמות מעשיות עבור ננופולקסד 7.