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韓国化学研、環境親和的で高効率のナノセルロース製造工程を開発

木から抽出した新素材···ナノ結晶体製造工程

韓国の研究チームが木から抽出した「ナノセルロース」の環境親和的で効率的な製造工程を開発した。

韓国化学研究院(キム・ソンス院長)は環境資源研究センターのシン・ジフン博士研究チームが次世代ナノ素材として注目されている「ナノセルロース」の環境親和的な製造工程を開発したと6月11日に発表した。

今回研究チームが開発した技術は既存の硫酸を使用する工程を代替し得る、高圧で物質を割り均一に分散させる電子ビームと高圧均質器を活用した環境親和的かつ効率的な工程。ナノセルロースは木の構成成分であるセルロースを10億分の1に割りナノ化した物質。分子間の結合力が卓越しており強度が高く、親水性に優れさまざまな産業に応用できるものと期待される。

研究チームによるとナノセルロースの形態と製造方法は ▲パルプを砕いて機械的処理でナノセルロースを製造する方法 ▲化学処理し単一繊維の形態にする方法 ▲パルプに高濃度の硫酸を使用してパルプの非結晶領域を除去し結晶領域だけを残し結晶体の形態にする方法などに分けられる。

このうち研究チームの開発した技術は3番目のナノセルロース結晶体(Cellulose NanoCrystals·CNCs)製造技術。既存のナノセルロース結晶体を作るための硫酸処理技術は濃縮硫酸を使用するので酸の中和と除去に多くの水とエネルギーが使用されるだけでなく、追加の透析工程、超音波粉砕などが必要となる。

また投入されたパルプの約30%だけが最終的にナノセルロースとなり効率も高くなかったが、これまで化学物質を使用せずに物質をナノ化する過程が困難で代替工程は開発されていなかった。研究チームは物質に電子ビームを投射すると分子量が低減する原理を活用した。分子量が減るとセルロースをナノ化するのに役立つ。また研究チームは粒子ごとに同一の陰電荷を帯びさせた。同じ電荷同士が押し合う性質を利用して物質を容易に分散させてナノ化した。

既存の硫酸処理で製造されたナノセルロースは外部の熱に相対的に弱いが、今回の研究で開発されたナノセルロースは熱に対して安定している。簡単な化学処理により物質の表面の電荷を必要に応じて変えることができ、産業的活用が容易なうえ収率も30%から45~60%と高い。

研究成果は国際学術誌『Green Chemistry』2018年10号に掲載された。







[2018-06-15]

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