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Abstrakt

Schwefelfreie Hochgeschwindigkeitsproduktion von hohlen Nanokugeln und Nanofibrillen aus Zellulose zur Anwendung in 3D-Biodruckertinte

Mandeep Singh

Problemstellung: Die vorliegende Arbeit bietet ein Verfahren zur schnellen Herstellung von hochporöser Nanozellulose mit gleichmäßig sphärischer (CNS) und faseriger (NFCs) Morphologie aus Biomasseabfällen. Die herkömmlichen Methoden zur Synthese von Zellulose-Nanokugeln (insbesondere) sind bisher zeitaufwändig und verwenden eine Haupthydrolysebehandlung von faserigen Makro- und Mikrostrukturen, bei der hochkonzentrierte H2SO4-, H2SO4/HCl-Säure oder ein enzymatischer Prozess durchgeführt wird, bei dem Säuren mit einer Konzentration von bis zu 64 % verwendet werden. Dadurch werden die charakteristischen Eigenschaften der einzelnen Nanozellulose durch verschiedene Faktoren beeinflusst, von der Umgebung bis hin zu Umweltfaktoren. In dieser Studie wird jedoch zur Synthese hohler Nanokugeln ein schwefelfreies Verfahren zusammen mit einer mechanischen Behandlung verwendet, um CNS und NFCs direkt aus defibrillierten MFCs aus Biomasseabfällen herzustellen. Methodik und theoretische Ausrichtung: Anstelle konventioneller Methoden mit hochkonzentrierter Säurehydrolyse (meist durch Schwefelsäure) wurde eine Kombination physikalisch-chemischer Methoden verwendet, die zusammen mit den intrinsischen Eigenschaften des Rohmaterials eine schnelle Freisetzung der Nanokügelchen aus den MFCs während der mechanischen Behandlung mit hohen Scherkräften ermöglichte. Problemstellung: Die vorliegende Arbeit bietet eine Methode zur schnellen Herstellung von hochporöser Nanozellulose mit gleichmäßig sphärischer (CNS) und faseriger (NFCs) Morphologie aus Biomasseabfällen. Die konventionellen Methoden zur Synthese von Zellulose-Nanokügelchen (insbesondere) sind bislang zeitaufwändig und verwenden eine Haupthydrolysebehandlung der faserigen Makro- und Mikrostrukturen, bei der hochkonzentrierte H2SO4-, H2SO4/HCl-Säure oder ein enzymatischer Prozess durchgeführt wird, bei dem Säuren mit einer Konzentration von bis zu 64 % verwendet werden. Dadurch werden verschiedene Faktoren von der Umgebung bis hin zu den charakteristischen Eigenschaften der einzelnen Nanozellulose beeinflusst. In dieser Studie wird zur Synthese hohler Nanokugeln jedoch eine schwefelfreie Methode zusammen mit einer mechanischen Behandlung eingesetzt, um CNS und NFCs direkt aus defibrillierten MFCs aus Biomasseabfällen herzustellen. Methodik und theoretische Ausrichtung: Anstelle herkömmlicher Methoden mit hochkonzentrierter Säurehydrolyse (meist durch Schwefelsäure vermittelt) wurde eine Kombination aus physikochemischen Methoden verwendet, die zusätzlich zu den intrinsischen Eigenschaften des Rohmaterials eine schnelle Freisetzung von Nanokugeln aus MFCs während der mechanischen Behandlung mit hohen Scherkräften ermöglichte.