Ajankohtaista

Puusta saatava nanoselluloosa on luonnon oma lujitemateriaali

13.04.2011

Nanoselluloosa on yksi kuumista tutkimusaiheista Aalto-yliopistossa. Se valmistetaan pilkkomalla perinteistä sellukuitua yhä pienemmiksi kuiduiksi, kunnes kuidut ovat lopulta vain mikrometrin mittaisia ja 5-20 nanometriä leveitä. Sellun puumaisuus katoaa ja siitä tulee valkoista, jopa läpinäkyvää käsirasvan oloista tahnaa, joka tekee tuotteista keveitä, lujia ja muovailtavia.

Nanosellun sovelluskenttä on todella laaja. Metsäteollisuuden lisäksi aineelle on kysyntää auto-, huonekalu, rakennus- ja elektroniikkateollisuudessa. Eksoottisimmat sovelluskohteet löytyvät kosmetiikka- ja lääketeollisuudesta sekä läpinäkyvistä OLED-näytöistä.

Nanoselluloosa voi taipua myös superlujaksi rakenteeksi. Aalto-yliopiston tähtäimessä on biomimetiikka, jossa jäljitellään luonnonmukaisia rakenteita, kuten esimerkiksi simpukan kuorta käyttämällä sen yhtenä raaka-aineena nanoselluloosaa. Biomateriaalitiede on yleisesti kasvussa. Voidaanko öljypohjaiset muovituotteet korvata tulevaisuudessa nanoselluloosaa sisältävillä tuotteilla?

Aalto-yliopisto on mukana Suomen Nanoselluloosakeskuksen toiminnassa

Aalto-yliopistossa nanosellun tutkimus laajentui merkittävästi vuonna 2008, kun se perusti yhdessä VTT:n ja UPM:n kanssa Suomen Nanoselluloosakeskuksen, jossa työskentelee tällä hetkellä täyspäiväisesti nelisenkymmentä tutkijaa.

Nanoselluloosa on suhteellisen tuore keksintö, joten sen tutkimus Aalto-yliopistossa alkoi perusasioista, ja useat analyysimenetelmät ja valmistusteknologiat kehitettiin alusta lähtien itse. Nyt yliopistolla on jo useita patentteja valmistusmenetelmiin ja sovelluksiin liittyen. Otaniemeen rakennetulla laitteistolla voidaan päivässä valmistaa jo useita kiloja tasalaatuista ja korkealuokkaista nanoselluloosaa vain vähäisellä energiankulutuksella.

Seuraavana tavoitteena on tehdä malleja eri tuotteista, vaikka materiaalin perustutkimus vaatiikin edelleen paljon työtä. Tutkijoiden on selvitettävä nanosellun peruskäyttäytyminen ja muokkaaminen sekä miten ja millä menetelmillä sitä sekoitetaan muihin materiaaleihin. Myös aineen reaktiot ja käyttäytyminen vesiliuoksissa vaatii lisätutkimista.

Tutkijoiden on myös varmistettava, että valmistettu materiaali on varmasti nanomittakaavassa ja kemialtaan oikeanlaista. He käyttävät nanosellun laadun arvioimiseen useita mikroskooppisia (AFM, TEM) ja spektroskopisia menetelmiä (NMR, XPS) sekä kemiallisia analyysejä, mutta uusille menetelmille on edelleen tarvetta.

Nanosellukeskuksen työhön on kytketty mukaan kuusi Aalto-yliopiston tutkimusryhmää: puunjalostuksen pintakemia (Janne Laine), puukemia (Tapani Vuorinen), materiaalifysiikka (Olli Ikkala), polymeeriteknologia (Jukka Seppälä) ja paperitekniikka (Jouni Paltakari ja Thad Maloney).

Aalto-yliopistossa nanoselluloosan tutkimusten koordinaattorina toimii puunjalostuksen pintakemian professori Janne Laine.

Lisätietoja:

professori Janne Laine
Aalto-yliopisto
Kemian tekniikan korkeakoulu
Puunjalostustekniikan laitos
p. 470 24233
janne.laine [at] tkk [dot] fi

teksti: Marja Saarikko

Takaisin