Ως το πιο άφθονο ανανεώσιμο πολυμερές υλικό στη φύση, η κυτταρίνη έχει μεγάλες δυνατότητες σε πράσινη συσκευασία, νέα ενέργεια, βιοϊατρική και άλλα πεδία λόγω της αποικοδόμησης, της βιοσυμβατότητας και των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων. Ωστόσο, η φυσική κυτταρίνη αντιμετωπίζει δύο βασικά προβλήματα λόγω του εξαιρετικά κρυσταλλωμένου δικτύου δεσμού υδρογόνου και της πυκνής δομής:
Αδιάλυτη και χαμηλή δραστηριότητα: Δύσκολο να διασκορπιστεί σε συμβατικούς διαλύτες, ανεπαρκή δραστηριότητα χημικής αντίδρασης, περιορισμό της λειτουργικής τροποποίησης.
Παραδοσιακή συμφόρηση της διαδικασίας: Αν και οι μηχανικές θεραπείες, όπως η άλεση της σφαίρας και η διατμητική διατμήσεως, μπορούν εν μέρει την απογοήτευση, έχουν ελαττώματα όπως η υψηλή κατανάλωση ενέργειας (το κόστος επεξεργασίας κατά 30%-50%), η κατανομή μεγάλου μεγέθους σωματιδίων (η τιμή Span είναι συχνά> 1,5) και εύκολη να προκαλέσει θερμική αποικοδόμηση, με αποτέλεσμα την κακή σταθερότητα και τα περιορισμένα σενάρια εφαρμογής.
Πώς να σπάσετε τα διαρθρωτικά εμπόδια της φυσικής κυτταρίνης και να επιτύχετε την ακριβή άξονα και την ομοιόμορφη διασπορά του νανο-επιπέδου έχει γίνει ένα βασικό τεχνικό πρόβλημα που πρέπει να ξεπεράσει ο κλάδος επειγόντως.
Τεχνολογική καινοτομία: Μια αναστατωτική ανακάλυψη στη μικρορευστοποίηση
Η τεχνολογία ομογενοποίησης μικρορευστοποίησης παίρνει τη δυναμική υγρού υψηλής πίεσης ως την βασική της αρχή. Οδηγεί τον πολτό κυτταρίνης μέσω υψηλής πίεσης 100-420MPa για να σχηματίσει υπερηχητικά αεριωθούμενα αεριωθούμενα κανάλια σε επίπεδο μικρών. Χρησιμοποιεί τις τριπλές επιδράσεις της διάτμησης σύγκρουσης, της φαινόμενης σπηλαίωσης και της ταραχώδους διαταραχής για την επίτευξη κατευθυντικής διάστασης και διασποράς νανο-επιπέδου του δικτύου δεσμού υδρογόνου κυτταρίνης. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες, τα σημαντικά πλεονεκτήματά της περιλαμβάνουν:
Ακριβώς ελεγχόμενες παραμέτρους διεργασίας: η πίεση και ο αριθμός των κύκλων μπορούν να ρυθμιστούν ανεξάρτητα για να προσαρμοστούν στα δομικά χαρακτηριστικά της κυτταρίνης από διαφορετικές πηγές (όπως το ξύλο, το μπαμπού, τα άλγη) και να επιτευχθούν η ινστιτούρα κλίσης από το επίπεδο του μικρού σε νανομέτρου.
Η αποτελεσματικότητα επεξεργασίας υψηλής απόδοσης και χαμηλής κατανάλωσης: Σύμφωνα με το ίδιο αποτέλεσμα επεξεργασίας, η κατανάλωση ενέργειας μειώνεται κατά περισσότερο από 60% σε σύγκριση με τη διαδικασία άλεσης με σφαίρες και δεν απαιτούνται χημικά πρόσθετα, η οποία συμβαδίζει με την τάση της πράσινης κατασκευής.
Εξαιρετική ομοιογένεια του προϊόντος: Τα συσσωματώματα καταστρέφονται μέσω ισχυρής διάτμησης και η κατανομή μεγέθους σωματιδίων του προϊόντος είναι στενή (η τιμή span μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 0,8 ή κάτω) και η σταθερότητα βελτιώνεται κατά 3-5 φορές, τοποθετώντας τα θεμέλια για εφαρμογές υψηλού επιπέδου.
Πειραματική επαλήθευση: Τα δεδομένα μαρτυρούν την τεχνική δύναμη
Για να επαληθεύσει την επίδραση ρύθμισης της τεχνολογίας ομογενοποίησης μικρορευστοποίησης στην κυτταρίνη, μια ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε 260MPa/1 κύκλο και 300MPa/19 διεργασίες κύκλου για τη θεραπεία του πολτού κυτταρίνης και συγκρίθηκε με το μη επεξεργασμένο δείγμα (ομάδα ελέγχου), αποκτήθηκαν τα ακόλουθα βασικά δεδομένα:
1. Σημαντικό αποτέλεσμα βελτίωσης μεγέθους σωματιδίων
Μέση μέγεθος σωματιδίων (D50): Η ομάδα ελέγχου ήταν 83,23nm και η πειραματική ομάδα μειώθηκε σε 46,68nm, μείωση κατά 44%, υποδεικνύοντας ότι το μέγεθος των σωματιδίων μειώθηκε σχεδόν κατά το ήμισυ.
Η ομοιομορφία της κατανομής του μεγέθους των σωματιδίων: ποσοτικοποιημένη με τιμή span ((D90-D10)/D50), η ομάδα ελέγχου ήταν 1,48 (ευρεία κατανομή) και η πειραματική ομάδα μειώθηκε σε 0,84 (στενή κατανομή) και η ομοιομορφία βελτιώθηκε κατά 43%, η οποία έλαβε πλήρως το άνομο πρόβλημα "μεγάλου σωματιδίουργουργανισμού) και η μικρή διαστολή σωματιδίων" σε παραδοσιακές διεργασίες.
2. Βελτιστοποίηση μικροδομής
Οι εικόνες ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) δείχνουν ότι η κυτταρίνη στην ομάδα ελέγχου παρουσιάζει μια δομή δέσμης ινών χοντρών ινών με ομαλή επιφάνεια και προφανή συσσωμάτωση. Οι δέσμες ινών στην πειραματική ομάδα διαχωρίζονται πλήρως σε ινίδια νανο-κλίμακας, με μια πορώδη επιφάνεια και μια συγκεκριμένη επιφάνεια αυξήθηκε κατά 2-3 φορές, παρέχοντας μια ιδανική διεπαφή για τη φόρτωση λειτουργικών μορίων (όπως φάρμακα και καταλύτες).
Σενάρια εφαρμογής: Ξεκλείδωμα της πολλαπλής αξίας της κυτταρίνης
Η τεχνολογία ομογενοποίησης μικρορευστοποίησης δίνει στην κυτταρίνη νανοϋλικά την ακόλουθη βασική ανταγωνιστικότητα και προάγει καινοτόμες εφαρμογές σε πολλαπλά πεδία:
Πράσινα σύνθετα υλικά: Ως φάση ενίσχυσης για την παρασκευή πλαστικών υψηλής αντοχής για τη συσκευασία τροφίμων και τα ελαφριά μέρη της αυτοκινητοβιομηχανίας, οι μηχανικές ιδιότητες βελτιώνονται κατά περισσότερο από 50%.
Πεδίο αποθήκευσης ενέργειας: Η υψηλή ειδική επιφάνεια και η αγωγιμότητα ιόντων της νανοκυτταρίνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ηλεκτρολύτες μπαταρίας στερεάς κατάστασης και υλικά ηλεκτροδίων υπερκατασκευαστή.
Βιοϊατρικές εφαρμογές: Η ομοιόμορφα διασκορπισμένη νανοκυτταρίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή ελεγχόμενων και αποικοδομήσιμων φορέων φαρμάκων και ικριωμάτων μηχανικών ιστών, με εξαιρετική βιοσυμβατότητα και χωρίς κίνδυνο χημικών υπολειμμάτων.
Περιβαλλοντική επεξεργασία νερού: Μέσω της τροποποίησης λειτουργικοποίησης της επιφάνειας, η νανοκυτταρίνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποτελεσματική προσροφητική για την απομάκρυνση ιόντων βαρέων μετάλλων και οργανικών ρύπων στο νερό.
Με την πρόοδο των στόχων "διπλού άνθρακα", η πράσινη και υψηλής αξίας ανάπτυξη υλικών με βάση την κυτταρίνη έχει γίνει μια αναπόφευκτη τάση. Η τεχνολογία ομογενοποίησης μικρορευστοποίησης, με την ακρίβεια, την αποτελεσματικότητα και την περιβαλλοντική φιλικότητα, παρέχει μια νέα πορεία για την κυτταρίνη να πηδήσει από τον "πόρο" σε "λειτουργικό υλικό". Επί του παρόντος, η τεχνολογία έχει επιτύχει την οριστικοποίηση της διαδικασίας στο εργαστηριακό στάδιο και μετατρέπεται σταδιακά στη βιομηχανική παραγωγή. Αναμένεται να ανατρέψει την παραδοσιακή βιομηχανία επεξεργασίας κυτταρίνης και να προωθήσει την καινοτομία και την αναβάθμιση της παγκόσμιας τεχνολογίας ανανεώσιμης ανάγκης.