ในฐานะที่เป็นวัสดุพอลิเมอร์ทดแทนที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในธรรมชาติเซลลูโลสมีศักยภาพที่ดีในบรรจุภัณฑ์สีเขียวพลังงานใหม่ชีวการแพทย์และสาขาอื่น ๆ เนื่องจากความสามารถในการย่อยสลายความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยม อย่างไรก็ตามเซลลูโลสธรรมชาติต้องเผชิญกับปัญหาหลักสองประการเนื่องจากเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนที่ตกผลึกสูงและโครงสร้างหนาแน่น:
กิจกรรมที่ไม่ละลายน้ำและต่ำ: ยากที่จะแยกย้ายกันไปในตัวทำละลายทั่วไปกิจกรรมปฏิกิริยาทางเคมีไม่เพียงพอ จำกัด การปรับเปลี่ยนการทำงาน;
คอขวดของกระบวนการแบบดั้งเดิม: แม้ว่าการรักษาเชิงกลเช่นการกัดลูกและการตัดความเร็วสูงสามารถทำให้บางส่วนได้ แต่ก็มีข้อบกพร่องเช่นการใช้พลังงานสูง (ค่าใช้จ่ายในการประมวลผลเพิ่มขึ้น 30%-50%) การกระจายขนาดอนุภาคกว้าง
วิธีการฝ่าอุปสรรคโครงสร้างของเซลลูโลสธรรมชาติและบรรลุการ defibration ที่แม่นยำระดับนาโนและการกระจายตัวที่สม่ำเสมอได้กลายเป็นปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญที่อุตสาหกรรมต้องการเอาชนะอย่างเร่งด่วน
นวัตกรรมทางเทคโนโลยี: การพัฒนาที่ก่อกวนในการเกิดไมโครฟลูอิไดซ์
เทคโนโลยีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของ Microfluidization ใช้การเปลี่ยนแปลงของของเหลวแรงดันสูงเป็นพิเศษเป็นหลักการหลัก มันขับเคลื่อนเยื่อกระดาษเซลลูโลสผ่านแรงดันสูง 100-420mpa เพื่อสร้างเครื่องบินไอพ่นเหนือเสียงในช่องระดับไมครอน มันใช้ผลกระทบสามประการของแรงเฉือนการชนกันผลกระทบการเกิดโพรงอากาศและการรบกวนแบบปั่นป่วนเพื่อให้เกิดการแยกตัวออกจากทิศทางและการกระจายตัวของเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนเซลลูโลส เมื่อเทียบกับกระบวนการดั้งเดิมข้อดีที่สำคัญของมัน ได้แก่ :
พารามิเตอร์กระบวนการที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ: ความดันและจำนวนรอบสามารถปรับได้อย่างอิสระเพื่อปรับให้เข้ากับลักษณะโครงสร้างของเซลลูโลสจากแหล่งต่าง ๆ (เช่นไม้ไม้ไผ่สาหร่าย) และบรรลุการไล่ระดับสีจากไมครอนถึงระดับนาโนเมตร
ประสิทธิภาพการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพสูงและการบริโภคต่ำ: ภายใต้เอฟเฟกต์การประมวลผลเดียวกันการใช้พลังงานจะลดลงมากกว่า 60% เมื่อเทียบกับกระบวนการกัดลูกและไม่จำเป็นต้องใช้สารเติมแต่งสารเคมีซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มของการผลิตสีเขียว
ความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยม: agglomerates ถูกทำลายผ่านการตัดแรงที่แข็งแกร่งและการกระจายขนาดอนุภาคของผลิตภัณฑ์นั้นแคบ (ค่าขยายอาจต่ำถึง 0.8 หรือต่ำกว่า) และความเสถียรได้รับการปรับปรุง 3-5 ครั้งวางรากฐานสำหรับการใช้งานระดับไฮเอนด์
การตรวจสอบการทดลอง: ข้อมูลพยานความแข็งแกร่งทางเทคนิค
เพื่อตรวจสอบผลการควบคุมของเทคโนโลยีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของไมโครฟลูอิไดซ์ต่อเซลลูโลสทีมวิจัยใช้ 260MPA/1 รอบและกระบวนการรอบ 300MPA/19 เพื่อรักษาเยื่อกระดาษเซลลูโลสและเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่ไม่ได้รับการรักษา (กลุ่มควบคุม) ข้อมูลสำคัญต่อไปนี้ได้รับ: ได้รับข้อมูลสำคัญต่อไปนี้
1. เอฟเฟกต์การปรับแต่งขนาดอนุภาคที่สำคัญ
ขนาดอนุภาคเฉลี่ย (D50): กลุ่มควบคุมคือ 83.23nm และกลุ่มทดลองลดลงเหลือ 46.68nm ลดลง 44%แสดงว่าขนาดอนุภาคลดลงเกือบครึ่งหนึ่ง
ความสม่ำเสมอของการกระจายขนาดอนุภาค: ปริมาณโดยค่าขยาย ((D90-D10)/D50) กลุ่มควบคุมคือ 1.48 (การกระจายกว้าง) และกลุ่มทดลองลดลงเหลือ 0.84 (การกระจายแคบ ๆ ) และความสม่ำเสมอได้รับการปรับปรุง 43%
2. การเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างจุลภาค
การสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) แสดงให้เห็นว่าเซลลูโลสในกลุ่มควบคุมแสดงโครงสร้างมัดเส้นใยหยาบที่มีพื้นผิวที่ราบรื่นและการรวมตัวกันอย่างชัดเจน การรวมกลุ่มของเส้นใยในกลุ่มทดลองจะถูกแยกออกเป็นไฟบริลระดับนาโนโดยมีพื้นผิวที่มีรูพรุนและพื้นที่ผิวเฉพาะเพิ่มขึ้น 2-3 เท่าซึ่งเป็นอินเทอร์เฟซที่เหมาะสำหรับการโหลดโมเลกุลที่ใช้งานได้ (เช่นยาและตัวเร่งปฏิกิริยา)
สถานการณ์แอปพลิเคชัน: ปลดล็อกค่าเซลลูโลสหลายค่า
Microfluidization Homogenization Technology ให้วัสดุนาโนเซลลูโลสมีความสามารถในการแข่งขันหลักต่อไปนี้และส่งเสริมการใช้งานที่เป็นนวัตกรรมในหลายสาขา:
วัสดุคอมโพสิตสีเขียว: เป็นขั้นตอนเสริมเพื่อเตรียมพลาสติกชีวภาพที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารและชิ้นส่วนยานยนต์ที่มีน้ำหนักเบาคุณสมบัติเชิงกลจะได้รับการปรับปรุงมากกว่า 50%;
สนามเก็บพลังงาน: พื้นที่ผิวเฉพาะสูงและการนำไอออนของ nanocellulose สามารถใช้สำหรับอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่โซลิดสเตตและวัสดุอิเล็กโทรด supercapacitor;
การใช้งานด้านชีวการแพทย์: nanocellulose ที่กระจายอย่างสม่ำเสมอสามารถใช้ในการเตรียมผู้ให้บริการยาที่ควบคุมได้และย่อยสลายได้และโครงร่างวิศวกรรมเนื้อเยื่อที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยมและไม่มีความเสี่ยงต่อสารเคมี
การบำบัดน้ำสิ่งแวดล้อม: ผ่านการปรับเปลี่ยนการทำงานของพื้นผิว nanocellulose สามารถใช้เป็นตัวดูดซับที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดไอออนโลหะหนักและมลพิษอินทรีย์ในน้ำ
ด้วยความก้าวหน้าของเป้าหมาย "คาร์บอนคู่" การพัฒนาวัสดุสีเขียวและมูลค่าสูงของวัสดุที่ใช้เซลลูโลสได้กลายเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ Microfluidization เทคโนโลยีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยความแม่นยำประสิทธิภาพและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นเส้นทางใหม่สำหรับเซลลูโลสที่จะกระโดดจาก "ทรัพยากร" เป็น "วัสดุที่ใช้งานได้" ในปัจจุบันเทคโนโลยีได้บรรลุกระบวนการสรุปกระบวนการในระยะห้องปฏิบัติการและค่อยๆเปลี่ยนเป็นการผลิตอุตสาหกรรม คาดว่าจะล้มล้างอุตสาหกรรมการประมวลผลเซลลูโลสแบบดั้งเดิมและส่งเสริมนวัตกรรมและการอัพเกรดเทคโนโลยีวัสดุหมุนเวียนทั่วโลก