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セルロースナノ結晶の多層集合体-堅牢な物理的完全性と多機能性を持つポリビニルアルコールフィルム
Multilayer assemblies of cellulose nanocrystal - Polyvinyl alcohol films with robust physical integrity and multi-functional properties.
PMID: 32682116 DOI: 10.1016/j.jcis.2020.07.012.
抄録
多層膜アセンブリの開発を通じて、低濃度でのセルロースナノ結晶（CNC）のパーコレーションと特性が何倍にも増加するという単純なアプローチが採用されました。ポリビニルアルコール（PVOH）薄膜と組み合わせたCNCネットワークは、生物学的構造に見られるものと同様に、ランダムに配列されたCNCナノロッドバンドルの多層アセンブリにつながるように作製されました。薄膜の酸素不透過性バリア性が達成された。また、光学的な透明度はほとんど原始的なままであり、紫外線吸収率も向上しています。これらのフィルムは、光学的透明性を必要とする紫外線に敏感な材料の遮蔽への応用が可能である。CNC負荷を10wt%とした多層フィルムは、ベースラインのPVOHフィルムと比較して、強度が415%、弾性率が2300%増加した。強力な水素結合とCNCの構造的配向によって形成された多層膜とネットワークは、この戦略を、低いCNC負荷で強化された多重特性を達成するのに有効にしている。
A simplistic approach to cellulose nanocrystals (CNCs) percolation at low concentrations with multifold increases in properties, through the development of multilayered film assemblies was employed. CNC networks combined with polyvinyl alcohol (PVOH) thin films were fabricated leading to multilayer assembly of randomly aligned CNC nanorod bundles, similar to those found in biological structures. Oxygen impermeable barrier property of the films was achieved. The optical clarity remained mostly pristine while exhibiting improved UV absorbance. These films can be applied towards shielding UV sensitive materials that require optical transparency. A 415 and 2300% increase in strength and modulus, respectively, were observed for multilayered film with 10 wt% CNC loading as compared to the baseline neat PVOH film. The multilayers and networks formed through strong hydrogen bonds and structural alignment of the CNCs make this strategy effective in achieving enhanced multiple properties at low CNCs loadings., which can be applied to other polymer films with property limitations.
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