کارگاه آموزشی نانوفناوری مواد لیگنوسلولزی دکتر ربیع بهروز گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ

1. کارگاه آموزشی نانوفناوری مواد لیگنوسلولزی دکتر ربیع بهروز گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه تربیت مدرس Rabi.behrooz@modares.ac.ir

2. انواع نانوذرات سلولزی و روش های تولید آن

3. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) نام گذاری و تعاریف روش شیمیایی - نانوویسکر، ویسکر، نانوکریستال سلولز(CNN)، سلولز نانوکریستالین (NCC)، مونوکریستال میکروکریستال، میکروکریستالیت روش های جداسازی و/یا استخراج نانوذرات سلولزی روش مکانیکی یا شیمیایی- مکانیکی - میکروفیبریل، سلولز میکروفیبریله شده (MFC)، سلولز نانوفیبریله شده (NFC) روش میکروبی - سلولز باکتریایی (BC) روش الکتروریسی - سلولز الکتروریسی شده (NFS)

4. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج شیمیایی

5. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج شیمیایی ویژگی های نانوکریستال سلولز

6. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج شیمیایی آماده سازی شیمیایی (استخراج سلولز) - لیگنین زدایی (فرایند های شیمیایی خمیرکاغذسازی - رنگبری (توالی های رنگبری و لیگنین زدا

7. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج شیمیایی

8. تصاویر TEM نانوکریستال سلولز حاصل از الیاف مختلف سلولزی

10. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج مکانیکی یا شیمیایی/مکانیکی - روش های ساده: تیمار مکانیکی - روش های ترکیبی: پیش تیمار آنزیمی یا شیمیایی + تیمار مکانیکی جداسازی الیاف سلولزی در جهت محور طولی تیمار مکانیکی دفیبریلاسیون از طریق افت فشار سریع و ایجاد نیروهای برشی و ضربه شدید هموژنایزر میکروفلویدایزر

11. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج مکانیکی یا شیمیایی/مکانیکی هموژنیزه کردن (Homogenization) در حدود 4000 کیلوژول انرژی / کیلوگرمNFC میکروفلویدکردن (Microfluidization) در حدود 200 تا 600 کیلوژول انرژی / کیلوگرمNFC میکروآسیاب کردن (Microgrinding) در حدود 600 کیلوژول انرژی / کیلوگرمNFC

12. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج مکانیکی یا شیمیایی/مکانیکی مصرف انرژی زیاد + گرفتگی الیاف در تجهیزات مشکلات تکنیکی واقتصادی صنعتی شدن فرایند؟ پیش تیمار شیمیایی / آنزیمی راه حل های ارائه شده ؟

14. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج مکانیکی یا شیمیایی/مکانیکی الیاف سلولزی (خمیر چوب کاملأ رنگبری شده) تیمار مکانیکی (کاهش بیش از 80% درصد انرژی) پیش تیمار آنزیمی پیش تیمار شیمیایی

15. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش استخراج مکانیکی یا شیمیایی/مکانیکی پیش تیمار شیمیایی - تیمار قلیایی ملایم: خروج بخشی از لیگنین باحفظ صدمه به سلولز -TEMPO-mediated oxidation (2,2,6,6-tetramethylpiperidine- 1-oxyl) ایجاد گروه های کربوکسیل روی سطح سلولز و افزایش شارژ منفی و بنابراین نیروی دافعه روی سطح نانوفیبرها و تسهیل در فیبریله شدن پیش تیمار شیمیایی • دسته آنزیم های سلولاز: • سلولاز A و B که به بخش های کاملأ منظم کریستالین حمله می کنند و تحت عنوان سلوبیوهیدرولاز نامیده می شوند • سلولاز های C و D که به بخش های نامنظم تر می توانند حمله کنند تحت عنوان اندوگلوکانازها نامیده می شوند

16. تصویر TEM از ژل سلولز میکروفیبریله شده نشاندهنده نانوفیبرهای سلوازی و دستجات آن

17. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش میکروبی تولید سلولز خالص به شکل زنجیره های سلولزی تک به تک توسط باکتری تولیدکننده سلولز (Acetobacter xylinum ) در محیط کشت مناسب و با دادن زمان به فرآیند کشت انباشتگی یک غشاء ژلاتینی سلولزی مناسب سنتز سلولز در سوسپانسیون‌، به شکل قرص یا جرم‌های نامعین

18. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش میکروبی

19. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش میکروبی

20. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش میکروبی ساختار نانو سلولز باکتریایی از نظر شیمیایی شبیه سلولز گیاهی اما با ساختار و خواص ماکرو مولکولی متفاوت زنجیره های سلولزی بصورت فیبریل های بسیار ریز بوده که پهنای آنها در حدود 1.5 نانو متر فیبریل های بسیار ریز سلولز باکتریایی در داخل میکروفیبریل ها بصورت کریستالی و میله ای است وضخامت و عرض آن بر ر4-3 * 80-70 نانو متر مرفولوژی ماکروسکوپی سلولز باکتریایی به شدت وابسته به شرایط کشت دارد شرایط کشت دینامیک : نوارهای سلولزی از یک ساختار بی‌نظم به شکل منحنی‌های غیرخطی و همپوشانی شرایط کشت استاتیک : نوارهای سلولزی عموماً به‌صورت تک‌محوری و آرایش یافتگی منظم‌

21. نانوذرات سلولزی (نانوفیبرسلولزی) روش میکروبی

22. الکترواسپینینگ: تشكيل نانوالياف پليمري از جت يك سيال در يك ميدان الكتريكي را فرآيند الکترواسپینینگ (ES) مي‌نامند. تولید نانو سلولز الکترو اسپینینگ به روش ریسندگی تر

23. تولید نانو فیبرسلولزی الکترواسپون - حل کردن سلولز در حلال مناسب - هموژنسازی محلول سلولز در داخل سرنگ و میکروپومپ - پاشيدن محلول از يك جت با قطر در حد ميلي‌متر (در اثر ولتاژ بالاي اعمال شده، محلول حاوي بار سطحي مي‌گردد.) - عبورسيال باردار از ميدان الكتريكي - تولید الیاف پیوسته با قطر از حدود چند میکرون تا یکصد نانومتر