Neuartige kristalline, sphärische Nanocellulose mit modifizierbaren Oberflächenfunktionalitäten

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Zhang
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321562402

Nanocellulose hat in den letzten Jahren in vielen Forschungsfeldern Interesse geweckt, nicht nur wegen der Nachhaltigkeit, Bioabbaubarkeit und Biokompabilität der erneubaren Cellulose, sondern auch wegen der vorteilhaften mechanischen Eigenschaften von Nanocellulose. Konventionell tritt Nanocellulose nach der chemischen oder mechanischen Herstellung in stäbchenförmiger und faserförmiger Form auf. In Anhängigkeit von den Herstellungsmethoden ist die Oberfläche der Nanocellulose meistens mit polaren Gruppen versehen, z. B. Hydroxyl-, Sulfat-, Carboxyl-/Aldehydgruppen. Um mehr Funktionalitäten auf der Nanocelluloseoberfläche aufzubringen oder Nanocellulose in den häufig unpolaren Polymermaterizes als Stützmaterial zu verwenden, sind oftmals weitere chemische Modifizierungen häufig notwendig. Außerdem ist die anisotrope Morphologie für die Herstellung von Materialien auf der makroskopischen Skala mit der homogenen Struktur von Nachteil. In diesem Projekt werden die Methoden zur Herstellung von neuartigen kristallinen, sphärischen Nanocellulosen (SNC) mit einstellbaren Durchmessern und gleichmäßigen Morphologien entwickelt und optimiert. Die Reaktionsmechanismen und Prozesse von Cellulosemikrofasern bis zur Entstehung von SNC werden systematisch analysiert. Die Zusammensetzungen, die Verteilungen der Substituenten an der Oberfläche und innerhalb von SNC werden bestimmt. Die physiko-chemischen Eigenschaften der SNC von Suspensionen in verschiedenen Lösungsmitteln sowie im getrockneten Zustand werden charakterisiert. Darüber hinaus werden SNC mit modifizierbaren Oberflächen als eine neue Plattform für die Herstellung funktioneller Materialien verwendet bzw. durch die Ausbildung von mechanisch stabilen Filmen mit Stimuli-sensitiven Eigenschaften dargestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Lichtstreuungs-Messgerät
• Gerätegruppe: 5360 Meßgeräte für gestreutes und reflektiertes Licht, optische Oberflächen-Prüfgeräte