Nanocelluloza është burimi më i bollshëm i biomasës në tokë. Ajo ka avantazhet e degradimit të lehtë, të rinovueshmes, jo-toksikes dhe të lirës dhe të lehtësohet për t’u siguruar. Pritet që ajo të zëvendësojë burimet tradicionale petrokimike dhe të përdoret për të prodhuar materiale të ndryshme funksionale të përparuara me vlerë të lartë të shtuar. Sipas metodave të përgatitjes dhe burimeve të nanocelulozave, nanocelulozat mund të ndahen në tre kategori: nanokristalina e celulozës (CNC), nanofibra e celulozës (CNF) dhe celuloza bakteriale (BC).

Figura 1. Burimet, mikrostruktura dhe zbatimet e mundshme të nanocelulozës

Materiale funksionale të nanocelulozës për fotonikën kirale

Kiraliteti është i kudondodhur në natyrë dhe luan një rol të rëndësishëm në shkencën e jetës dhe shkencën e materialeve. CNC është një lloj materiali kristal fotonik kiral në shkallë nano. Struktura fazore kirale nematike e kristalit të lëngshëm të CNC-së jo vetëm që mund të përdoret për të përgatitur materiale membranore funksionale me veti të larta mekanike dhe veti optike të veçanta, por gjithashtu mund të përdoret si një shabllon i butë për të nxitur nanopjesëzat për të formuar materiale funksionale me strukturë kirale. Prandaj, kataliza kirale, metamaterialet kirale, enkriptimi i polarizimit dhe biosensori kanë zbatime të rëndësishme.

Figura 2. Zbatimet e materialeve funksionale të nanocelulozës në fotonikën kirale

Materiale funksionale të nanocelulozës për drajverët e softuerëve

Në vitet e fundit, bazuar në materiale të ndryshme të buta të nxjerra nga polimere sintetike, siç janë hidrogelet tipike, elastomerët me kristale të lëngshme dhe polimeret me memorie forme, shkencëtarët kanë projektuar me zgjuarsi një sërë aktivizuesish inteligjentë biomimetikë për të imituar ose edhe tejkaluar sjelljen e drejtimit të organizmave. Megjithatë, këto materiale tradicionale me bazë polimeri shpesh sintetizohen përmes proceseve komplekse, janë të kushtueshme dhe të vështira për t'u degraduar ose ricikluar, gjë që mund të imponojë një barrë të caktuar në mjedis. Vlen të përmendet se aktivizuesit e softuerit biomimetikë të bazuar në nanocelulozë kanë tërhequr gjithnjë e më shumë vëmendje për shkak të fleksibilitetit të tyre superior mekanik, aftësisë së lartë higroskopike, qëndrueshmërisë ose miqësore me mjedisin, ripërdorshmërisë ose biodegradueshmërisë dhe biokompatibilitetit.

Figura 3. Zbatimi i materialeve funksionale me bazë nanoceluloze në fushën e programeve të drejtimit

Materiale funksionale të nanocelulozës për ruajtjen e energjisë

Për shkak të sipërfaqes së saj të madhe specifike, fleksibilitetit të shkëlqyer mekanik, stabilitetit të mirë kimik dhe mirëdashësisë mjedisore, si dhe ndërthurjes midis fibrave, nanoceluloza formon lehtësisht një strukturë poroze që lehtëson transportin e joneve dhe elektroneve. Grupet funksionale hidrofile si grupet hidroksil dhe karboksil janë të bashkangjitura në sipërfaqen e fibrës, dhe ajo ka një aftësi të mirë hidratuese në tretësirën e elektroliteve, gjë që i bën materialet funksionale të derivuara të kenë një perspektivë të gjerë aplikimi në fushën e ruajtjes së energjisë. Materialet funksionale me bazë nanoceluloze nuk mund të përdoren vetëm si përbërës në pajisjet e ruajtjes së energjisë, siç janë membranat, elektrolitet, ngjitësit dhe bartësit. Në të njëjtën kohë, karbonizimi në temperaturë të lartë, polimerizimi kimik in situ dhe depozitimi elektrokimik mund të përdoren për të përbërë materiale elektroaktive për të marrë nanostruktura më të imëta dhe veti të shkëlqyera elektrokimike.

Figura 4. Zbatimi i materialeve funksionale me bazë nanoceluloze në fushën e ruajtjes së energjisë

Materiale funksionale të nanocelulozës për aplikime biomjekësore

Në gjendje të thatë, vetitë mekanike të nanocelulozës janë të krahasueshme me ato të kockave të njeriut, ndërsa në gjendje të lagësht, vetitë fiziko-kimike të nanocelulozës janë të ngjashme me ato të matricës jashtëqelizore. Në të njëjtën kohë, përveç vetive të shkëlqyera fizike dhe kimike, nanocelulozat kanë përputhshmëri të lartë me polimere të tjera ose materiale funksionale, gjë që i bën materialet funksionale me bazë nanoceluloze të kenë vlerë të mirë praktike dhe perspektiva të gjera aplikimi në fushën biomjekësore.

Figura 5. Zbatimet e materialeve funksionale me bazë nanoceluloze në fushën biomjekësore