나노셀룰로오스 Review Paper

소개

"나노셀룰로오스 Review Paper"에 대한 내용입니다.

목차

1. 서론

2. Cellulose 와 Nano Cellulose
2.1 Cellulose
2.2 Nano-Cellulose
2.3 Nano-Crystal

3. Nano-Cellulose 제조
3.1 Nano-Cellulose 화학적 처리 방법
3.2 Nano-Cellulose 기계적 처리 방법
3.3 효소 전처리 Nano-Cellulose 방법

4. Nano-Cellulose 제조 특징
4.1 화학적 처리 특성
4.2 기계적 처리 특성
4.3 효소적 처리 특성

5. Nano-Cellulose 적용 분야 및 전망

6. 결론

본문내용

목재는 크게 보면 3가지 주요한 성분으로 구성되어 있다. 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성된 유기복합체 이다. 셀룰로오스는 목재의 높은 강도를 발현하는데 핵심적인 담당 한다. 거의 모든 식물의 화학조성분은 40~50% 정도가 셀룰로오스로 구성되어 있다.
이러한 풍부함과 고유한 물성 및 친환경성 덕분에 다양한 분야에서 잠재력을 가지고 있는 재료로서 인정받고 있다. 이러한 장점을 가지고 비표면적 등의 물리적 성질에서도 우수한 나노셀룰로오스가 등장하면서 그 관심이 증가되고 있다
본디 목재는 목재분야, 제지분야, 천연화학분야, 추출물을 이용한 화장품 분야등 무한한 가능성을 지니고 있었다. 현재 나노셀룰로오스 분야가 새로이 발견되면서 그 사용분야가 더욱 넓어지고 있는 실정이다.
나노셀룰로오스는 기계적처리, 화학적 처리, 생물학적 처리 등을 통해 만들어진다. 그중에서도 기계적 처리 방법을 통한 나노셀룰로오스의 제조 방식이 생산성의 측면에서는 가장 높은 것으로 알려져 있다. 길이는 수 마이크로미터, 폭은 수 나노에서 수십나노미터 수준을 보이며, 이에 따라 복합재의 첨가재로 사용될 때 그 물성이 뛰어난 효과를 보여주고 있다
사용 분야의 예를 들면 기계적 처리의 경우 목재 셀룰로오스를 시료 분쇄기의 일종인 고압 호모게나이저로 기계적 힘을 이용해 나노 크기의 섬유를 제조하여 나노종이를 만들기도 하였다. 이러한 나노 종이는 고강도 특수지, 건축소재, 전자소재, 고분자 복합재료 및 스포츠 용품 등 널리 사용될 것으로 기대되고 있다.
또한 그라인더를 통해 제조된 나노 셀룰로오스가 필름 형성시 그 강도나 형성이 용이한 것으로 알려지면서 새로운 분야에 대한 확정력 역시 기대되고 있다.
이미 북미와 유럽에서는 나노셀룰로오스의 상업화를 위한 노력이 이어지고 있고 실제로 제조설비의 대형화을 통해 양산체제를 위한 연구가 수행되고 있는 실정이다.

참고자료

· Beck-Candanedo, et al. Effect of reaction Conditions on the Properties and Behavior of Wood Cellulose Nanocrystal Suspensions, Biomacromol, 2005, 6, pp
· 1048-1054.
· Chun, S.J. et al.  Eco-friendly cellulose nanofiber-derived separators featuring tunable nanoporous lithium-ion batteries. J. Mater. Chem. 2012, 22:
· 16618-16626
· Dufresne, A. (2010). Processing of polymer nanocomposites reinforced with polysaccharide nanocrystals. Macromolecules, 15, 4111–4128
· Pushparaj, V. L., Shaijumon, M. M. Kumar, A, Murugesan, S. Ci, L. Vajtai. R. Linhardt, R. J. Nalamasu, O. Ajayan, P. M. (2007). Flexible Energy Storage Devices Based on Nanocomposite paper
· Herrick, F. W., Casebier, R. L., Hamilton, J. K., & Sandberg, K. R. (1983). Microfibril-lated cellulose: Morphology and accessibility. Journal of Applied Polymer Science, Applied Polymer Symposium, 37, 797–813.
· Lavoine, N., Desloges, I., Dufrense, A., Bras, J. (2012). Microfibrillated cellulose-Its barrier properties and applications in cellulosic materials: A review. Carbohydrate Polymers, 90, 735-764
· Herrick F.W., Casebier, R.L., Hamilton, J.K., and Sandberg, K.R., Microfibrillated cellulose : morphology and accessibility, J. Appl. POLYM. Sci. : Appl. Polym. Sci. : appl. polym. symp., 37:815~827(1983)
· Hubbe, M.A Rojas, O.J., Lucia, L.A. and Sain, M., Cellulosic nanocomposites : a reivew, bioresources, 3(3):929-980 (2008).
· Klemm, D., Schumann, D., Kramer, F., Hebler, N., Hornung, M., Schmauder, H.P. and Marsch, S., Nanocelluloses as innovative polymers in research and application, J. Appl. Polym. Sci. 205:49~96 (2006)
· Page, D. H. and El-Hosseiny, F., The mechanical properties of single wood pulp fibers, Journal of pulp and paper science 9(11):99~100 (1983)
· Habibi, Y., Lucia, L.A., and Rojas, O., Cellulose nanocrystals: Chemistry, self-assembly, and applications, Chem. Rev. 110(6):3479-3500 (2010).
· Herrick F.W., Casebier, R.L., Hamilton, J.K., and Sandberg, K.R., Microfibrillated cellulose: morphology and accessibility, J. Appl. Polym. Sci.: Appl. Polym. Symp. 37:797-813 (1983).
· Turbak, A.F., Snyder, F.W., and Sandberg, K.R., Microfibrillated cellulose, a new cellulose product: properties, uses, and commercial potential, J. Appl. Polym. Sci.: Appl. Polym. Symp. 37:815-827 (1983).
· Taipale, T., Osterberg, M., Nykanen, A., Ruokolainen, J., and Laine, J., Effect of microfibrillated cellulose and fines on the drainage of kraft pulp suspension and paper strength, Cellulose 17(5):1005-1020 (2010).
· Abe, K., Iwamoto, S., and Yano, H., Obtaining cellulose nanofibers with a uniform width of 15 nm from wood, Biomacromolecules 8(10):3276-3278 (2007).
· Iwamoto, S., Nakagaito, A.N., and Yano, H., Nano-fibrillation of pulp fibers for the processing of transparent nanocomposites, Appl. Phys. A 89(2):461-466 (2007).
· Siqueira, G., Bras, J., and Dufresne, A., Cellulosic bionanocomposites: a review of preparation, properties and applications, Polymers 2:728-765 (2010).
· Siro, I., and Plackett, D., Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review, Cellulose 17(3):459-494 (2010).
· Webb, P.A., and Orr, C., Analytical methods in fine particle technology, Micromeritics Instrument Corporation, Norcross, GA, pp. 56-57 (1997).
· Sehaqui, H., Nanofiber networks, aerogels and biocomposites based on nanofibrillated cellulose from wood, Doctoral Thesis, Stockholm, Sweden (2011).
· Deng, M., Qian, Z., Du, A., van Kasteren, J., and Wang, Y., Preparation of nanoporous cellulose foams from cellulose-ionic liquid solutions, Mater. Lett. 63(21):1851-1854 (2009).
· Sjostrom, E., Wood chemistry fundamentals and applications, Academic Press, New York, p 58 (1981).
· Bledzki, A. K., and Gassan, J., Composites reinforced with cellulose based fibres, Pro. Polym. Sci. 24:221-274 (1999).
· Azizi Samir, M. A. S., Alloin, F., and Dufresne, A., Review of recent research into cellulosic whiskers, their properties and their application in nanocomposite field, Biomacromolecules, 6:612-626 (2005).
· Nishiyama, Y., Langann, P., and Chanzy, H., Crystal structure and hydrogen-bonding system in cellulose I β from synchrotron X-ray and neutron fiber diffraction, J. Am. Chem. Soc., 124(31):9074-9082 (2002).
· Agarwal, U. P., Reiner, R. S., and Ralph, S. A., Cellulose Ⅰ crystallinity determination using FTRaman spectroscopy: Univariate and multivariate methods, Cellulose 17:721-733 (2010).
· Saeman, J. F., Kineticsof wood saccharification, Ind. Eng. Chem., 37(1):43-52 (1945).
· Bondeson, D., Mathew, A., Oksman, K., Optimization of the isolation of nanocrystals from microcrystalline cellulose by acid hydrolysis, Cellulose 13:171-180 (2006).
· Zhao, H., Kwak, J. H., Zhang, Z. C., Brown, H. M., Arey, B. W., and Holaday, J. E, Studying cellulose fiber structure by SEM, XRD, NMR and acid hydrolysis, Carbohydrate polymers 68:235-241 (2007).
· Araki, J., Wada, M., Kuga, S., Okano, T., Flow properties of microcrystalline cellulose suspension prepared by acid treatment of native cellulose, Colloids and surfaces A, 142(1):75-82 (1998).