Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz
Yıl: 2018 Cilt: 5 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 185 - 195 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17568/ogmoad.419758 İndeks Tarihi: 06-12-2018
Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz
Öz: Her alanda etkin ve ilerici değişikliklerin oluşturulmasında itici bir güç olan nanoteknoloji, orman ürünleri sektöründe de kendine yer bulmaya başlamıştır. Özellikle son yıllarda nanobilimi, malzeme bilimi ve orman ürünleri biliminin multidisipliner bir yapı ile ortaklaşa çalışması yeni nesil kompozit malzemelerin, biyokompozitlerin ve nanokompozitlerin geliştirilmesinde büyük rol oynamıştır. Geliştirilen bu inovatif malzemeler geleneksel malzemelerin yerini almakta ve geleneksel üretim tekniklerinin, makinelerinin de rollerini değiştirmesini ve kendini güncellemesini sağlamaktadır. Ağaç malzemenin bileşenlerinden birisi olan selüloz kendi içerisinde birbirine bağlı nano boyutta yapıtaşlarına sahiptir. Nanoselüloz adı verilen bu yapıtaşları saç kalınlığının yaklaşık 10 binde biri küçüklüğünde lifleri ve partikülleri içermektedir. Nanoselüloz ağaç malzemeye mekaniksel gücünü veren doğal, yenilenebilir ve mucizevi bir polimerdir. Doğal polimerik yapısı birçok uygulamada kullanılmasına olanak sağlayan nanoselüloz günümüzde otomotiv, elektronik, inşaat ve ambalajlama gibi sektörlerde kullanılmaya başlanmıştır. Nanoselüloz, hafif olmasına karşın sağladığı yüksek performans özellikleri ile endüstri ve akademi tarafından ilgi gören, geleceğin değerli malzemelerinden birisi olarak kendine yer oluşturmaya başlamıştır. Bu çalışmada, nanoteknoloji ve geleceğin malzemesi nanoselüloz hakkında son yıllarda yapılmış çalışmalardan detaylı bilgiler derlenmiş ve söz konusu malzemelerin türleri, üretim teknolojileri, küresel üreticileri ve gelecekteki kullanım alanları hakkında teknik bilgiler paylaşılmıştır.
Anahtar Kelime: Konular:
Nanotechnology and the futurist green polymer, nanocellulose
Öz: The nanotechnology that produced innovative changes in many industries has been getting attention in the forest products industry as well. Especially, the increase in multidisciplinary studies motivated researchers to work and study on new-generation nanocomposites and biocomposites that will be a strong alternative to traditional materials with the value-added properties. The cellulose, a crucial component of the trees, is made of small blocks. These blocks which are called nanocellulose contain fibrils and particles. Nanocelluloses are green polymers that have received considerable attention in materials science, engineering research, and research & product development fields in the industry. Nanocellulose is a bio-nano polymer that is widely used as reinforcing materials and added to polymer matrices to create innovative nanocomposites for use in many industries. Today, nanocellulose materials have been used in automotive, packaging, pharmaceutical, insulation and construction industries. The enhancements in the nanocellulose manufacturing processes, the increase in the number of global producers, and the increased demand for green and eco-friendly materials have made the nanocellulose more attractive for the industry and the institutions. In this study, a concise, critical state-of-the-art review on nanocellulose materials, manufacturing technologies, global producers and their current and future applications were studied and reported.
Anahtar Kelime: Konular:
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Yildirim, N. (2018). Developing fire-retardant and water-repellent bio-structural panels using nanocellulose. MRS Communications, 8;1-9.
- Yildirim, N. Shaler, S. M. Gardner, D. J. Rice, R. Bousfield D. W. (2014). Cellulose nanofibrils (CNFs) Reinforced Starch Insulating Foams. Cellulose. 21;4337-4347.
- Wicklein, B., Kocjan, A., Salazar-Alvarez, G., Carosio, F., Camino, G., Antonietti M., Bergström, L. (2014). Thermally insulating and fire-retardant lightweight anisotropic foams based on nanocellulose and graphene oxide. Nature Nanotechnology. 10;277-283.
- Wang, B., and Sain, M. (2007). Dispersion of Soybean StockBased Nanofiber in a Plastic Matrix. Polymer International. 56;538-546.
- (URL-3). Nanocellulose state of the industry (2015). (Accessed: April 28, 2018). http://www.tappinano.org/ media/1114/cellulose-nanomaterials-production-stateof-the-industry-dec-2015.pdf
- (URL-2). Tunicate Nanocellulose: Preperation and Applications. (Accessed: April 28, 2018). http://bpums.ac.ir/ UploadedFiles/gFiles/Tunicate__5a6f9e7f.pdf
- (URL-1). Gross domestic spending on R&D (Accessed: April 28, 2018). https://data.oecd.org/rd/gross-domesticspending-on-r-d.htm.
- Turbak, A.F., Snyder, F.W., Sandberg, K.R. (1983). Microfibrillated cellulose, a new cellulose product: properties, uses and commercial potential. J. Appl. Polym. Sci. 37;815-27.
- Svagan, A.J., Samir, M.A.S.A., and Berglund, L.A. (2008), Biomimetic Foams of High Mecahanical Performance Based on Nanostructured Cell Walls Reinforced by Native Cellulose Nanofibrils. Advanced Materials, 20(7): 1263-1269.
- Stephanie, B. C., Roman, M., Gray, D. G. (2005). Effect of Reaction Conditions on the Properties and Behavior of Wood Cellulose Nanocrystal Suspensions. Biomacromolecules. 6;1048-1054.
- Saito T., Nishiyama Y., Putaux, J. L., Vignon M., Isogai A. (2006). Homogeneous suspensions of individualized microfibrils from TEMPO-catalyzed oxidation of native cellulose. Biomacromolecules. 7;1687-1691.
- Rodriguez, N. L. G., Thielemans W., Dufresne A. (2006). Sisal cellulose whiskers reinforced polyvinyl acetate nanocomposites. Cellulose. 3;261-270.
- Revol, J.F., Godbout, L., Dong, X.M., Gray, D.G., Chanzy, H. Maret, G. (1994). Chiral nematic suspensions of cellulose crystallites; phase separation and magnetic field orientation. Liquid Crystals, 16; 127-134.
- Rebouillat, S., and Pla, F. (2013). State of the Art Manufacturing and Engineering of Nanocellulose: A Review of Available Data and Industrial Applications. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. 4;165-188.
- Rånby, B.G. (1949). Aqueous colloidal solutions of cellulose micelles. Acta Chemica Scandinavica. 3;649-50.
- Nimeskern, L., Martinez, A. H., Sudnberg, J., Gatenholm, P., Müller, R., Stok, K. S. (2013). Mechanical evaluation of bacterial nanocellulose as an implant material for ear cartilage replacement. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 22;12-21.
- Nasim, A., Kumar, A. P., James, M. D. (2014). Plant origin nanocellulose material, comprises nanocellulose particles or fibers derived from plant material having high hemicellulose content. Australian Government, Patent Publication number: AU2014353890.
- Mualla, S. A., Farahat, R., Basmaji, P., de Olyveira, G. M., Costa, L. M. M., Oliveira, J. D. C., Francozo, G. B. (2016). Study on nanoskin ECM-bacterial cellulose wound healing. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. 7; 9 pp.
- Moon, R. J. Martini, A. Nairn, J. Simonsen, J. Youngblood, J. (2010). Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chem. Soc. Rev. 40;3941-3944.
- Metreveli, G., Wagberg, L., Emmoth, E., Belak, S., Stromme, M., Mihranyan, A. (2014). A size-exclusion nanocellulose filter paper fro virus removal. Adv. Healthc. Mater. 3;1546-1550.
- Meyabadi, T. F. and Dadashian, F. (2012). Optimization of enzymatichydrolysis ofwaste cotton fibersfor nanoparticles productionusing response surface methodology. Fibers and Polymers. 13;313–321.
- Lima, M.M.D., Borsali, R. (2004). Rodlike cellulose microcrystals: Structure, Properties, and Applications, Macromolecular Rapid Communications. 25;771-87.
- Li, F., Mascheroni, E., and Piergiovanni, L. (2015) The potential of nanocellulose in the packaging field: a review. Packaging Technol. and Sci., 28;475–508.
- Lee K., Aitomaki Y., Berglund A. L., Oksman K., Bismarck A. (2014). On the use of nanocellulose as reinforcement in polymer matrix composites. Composites Science and Technology. 105;15-27.
- Kuo, C.H., Chen, J. H., Liou, B. K., Lee C. K. (2016). Utilization of acetate buffer to improve bacterial cellulose production by Gluconacetobacter xylinus. 53;98-103.
- Korhonen J. T., Kettunen M., Ras R. H. A., Ikkala O. (2011). Hydrophobic nanocelluose aerogels as floating, sustaniable, reusable and recyclable oil absorbents. Applied Materials and Interfaces. 3;1813-1816.
- Keenan, J. R., Reams, G. A., Achard, F., Joberto, F. V., Grainger A., Lindquist E. (2015). Dynamics of global forest area: Results from the FAO global forest resources assessment 2015. Forest Ecology and Management. 352; 9-20.
- Jozala, A.F., de Lencastre-Novaes, L.C., Lopes, A.M., de Carvalho, S. E. V., Mazzola, P.G., Pessoa, A. Jr., Grotto, D., Gerenutti M., Chaud M. V. (2016). Appl. Microbiol Biotechnol. 100;2063-2072.
- Johnson R. K., Zink-Sharp A., Renneckar S. H. and Glasser W.G. (2009). A new bio-based nanocomposite: fibrillated TEMPO-ozidized celluloses in hydroxypropylcellulose matrix. Cellulose. 16;227–238.
- Imai, T., Boisset, C., Samejima, M., Igarashi, K., Sugiyama, J. (1998). Unidirectional processive action of cellobiohydrolase Cel7A on Valonia cellulose microcrystals. FEBS Letters. 432;113–116.
- Hon, D. N. S. (1994). Cellulose: a random walk along its historical path. Cellulose . 1;1-25.
- Herrick, F.W., Casebier, R.L., Hamilton, J.K., Sandberg, K.R. (1983). Microfibrillated Cellulose: Morphology and Accessibility. J. Appl. Polym. Sci. 37;797-813.
- Helbert W., Nishiyama Y., Okano T., and Sugiyama J. (1998). Molecular imaging of halocynthia papillosa cellulose. J. Struct. Biol. 124;42–50.
- Fleming, K., Gray, D.G., Matthews, S. (2001). Cellulose crystallites. Chemistry-A European Journal. 7;1831- 1835.
- Chen, Y. W., Lee, H. V., Juan, J. C., Phang S. M. (2016). Production of new cellulose material from red algae marine biomass Gelidium elegans. Carbohydr. Polym. 151;1210-1219.
- Chen, W. S., Yu, H., Liu, Yi., Hai, Y., Zhang, M., Chen, P. (2011). Isolation and characterization of cellulose nanofibers from four plant cellulose fibers using a chemical-ultrasonic process. Cellulose. 18;433–442.
- Boca Raton, FL: CRC Press. Campano C., Merayo N., Balea A., Tarres Q., Aguilar M. D., Mutje P., Negro C., Blanco A. (2018). Mechanical and chemical dispersion of nanocelluloses to improve their reinforcing effect on recycled paper. Cellulose. 25;269- 280.
- Cai Z., Rudie A.W., Stark N.M., Sabo R.C. and Ralph S.A. (2013). Chapter 6: New products and product categories” In the global forest sector: Changes, practices and prospects. Edited by Hansen E., Panwar R. and Vlosky R. 129-149.
- Battista, O.A. (1950). Hydrolysis and crystallization of cellulose. J. Ind. Eng. Chem. 42;502–7.
- Bai, W., Holbery J., and Li, K. C. (2009). A technique for production of nanocrystalline cellulose with a narrow size distribution. Cellulose. 16;455-466.
- Abitbol, T., Rivkin, A., Cao, Y., Nevo, Y., Abraham, E., Ben-Shalom, T., Lapidot, S., Shoseyov, O. (2016). Nanocellulose, a tiny fiber with huge applications. Current opinion in biotechnology. 39;76–88.
- Alemdar A., and Sain, M. (2008). Isolation and characterization of nanofibers from agricultural residues: wheat straw and soy hulls. Bioresour. Technol. 99;1664–1671.
| APA | Yildirim N (2018). Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. , 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| Chicago | Yildirim Nadir Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. (2018): 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| MLA | Yildirim Nadir Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. , 2018, ss.185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| AMA | Yildirim N Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. . 2018; 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| Vancouver | Yildirim N Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. . 2018; 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| IEEE | Yildirim N "Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz." , ss.185 - 195, 2018. 10.17568/ogmoad.419758 |
| ISNAD | Yildirim, Nadir. "Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz". (2018), 185-195. https://doi.org/10.17568/ogmoad.419758 |
| APA | Yildirim N (2018). Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. Ormancılık Araştırma Dergisi, 5(2), 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| Chicago | Yildirim Nadir Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. Ormancılık Araştırma Dergisi 5, no.2 (2018): 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| MLA | Yildirim Nadir Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. Ormancılık Araştırma Dergisi, vol.5, no.2, 2018, ss.185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| AMA | Yildirim N Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. Ormancılık Araştırma Dergisi. 2018; 5(2): 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| Vancouver | Yildirim N Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz. Ormancılık Araştırma Dergisi. 2018; 5(2): 185 - 195. 10.17568/ogmoad.419758 |
| IEEE | Yildirim N "Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz." Ormancılık Araştırma Dergisi, 5, ss.185 - 195, 2018. 10.17568/ogmoad.419758 |
| ISNAD | Yildirim, Nadir. "Nanoteknoloji ve geleceğin çevreci polimeri nanoselüloz". Ormancılık Araştırma Dergisi 5/2 (2018), 185-195. https://doi.org/10.17568/ogmoad.419758 |
