再生等方性木材をセルロースナノファイバーからボトムアップで作る

2020.12.2 

セルロースナノファイバーからボトムアップで構築された、高性能で持続可能な木材、再生等方性木材(RGI-wood)の研究開発が、中国科学技術大学で進んでいます。再生等方性木材は、バイオマス粒子の表面にナノ結晶化法を導入することにより、異方性で一貫性のない天然木材の機械的特性を克服したものです。

この木材の構成単位は、表面ナノ結晶化木材粒子(SNWP)です。これは木材粒子の表面をナノ化したものです。セルロースナノファイバーは表面積が大きく、水素結合が存在するための、SNWP間の強い相互作用に基づいて、縦・横の両方向で、天然木材と比べてはるかに高い曲げ強度と弾性率を示します。そのため再生等方性木材は、直接プレスで作ることができ、約170MPaの等方性曲げ強度と約10GPaの曲げ弾性率を示します。さらに破壊靭性、極限圧縮強度、硬度、耐衝撃性、寸法安定性、難燃性についても、天然木材より優れています。したがってこの素材は、石油ベースのプラスチックと競争できるほか、大型天然木の希少性を克服し、大型材の量産が可能です。

さらに、SNWPは3次元ナノネットワークを持ち、優れた構造のバインダーとして機能するため、例えばプレスする前にSNWPをカーボンナノチューブと混合することにより、導電性のスマート材料を作製するなど、さまざまな応用が考えられます。

この内容は、科学技術情報サイトScience Codexに11月30日付で掲載されました。詳しくはScience Codexのページをご確認ください。

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