이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

Nanocellulose, 리그닌의 날조 된 자립형 필름, 및 합성 폴리 양이온 : Biomimicking 나무를 향하여

16.3K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/51257

⸱

2014년 6월 17일

 ,  ,  , 
1Institute for Critical Technology and Applied Science, Virginia Tech, 2Macromolecules and Interfaces Institute, Virginia Tech, 3Institute for Food Safety and Health, Illinois Institute of Technology- Moffett Campus, 4Wood, Cellulose, and Paper Research Department, University of Guadalajara, 5Department of Sustainable Biomaterials, Virginia Tech, 6Sustainable Nanotechnology Interdisciplinary Graduate Education Program, Virginia Tech

이 논문에서

요약

이 연구의 목적은 계층 별 nanocellulose 원 섬유의 조립 및 묽은 수성 현탁액을 조립 절연 리그닌을 사용하여 합성 식물 세포벽 조직을 형성하는 것이었다. 수정 진동자 마이크로 밸런스 및 원자 힘 현미경의 표면 측정 기술은 중합체 - 고분자 나노 복합 재료의 형성을 모니터링하는 데 사용 하였다.

초록

우디 물질은 다당류 및 리그닌 구조 중합체로 구성된 적층 이차 세포벽을 포함 식물 세포벽으로 구성된다. 수용액에서 반대로 대전 된 분자의 어셈블리에 의존 계층 별 (LBL) 조립 공정이 리그닌 산화 nanofibril 셀룰로오스 (NFC)의 절연 나무 중합체의 자립 복합 필름을 작성하는 데 사용 하였다. 이러한 음으로 하전 된 중합체의 조립을 용이하게하기 위해, 양으로 대전 된 고분자 전해질은 폴리 (diallyldimethylammomium 클로라이드) (PDDA)은이 간략화 된 모델 세포벽을 만드는 링킹 층으로 사용 하였다. 계층화 된 흡착 공정이 분산 모니터링 (QCM-D) 및 타원 편광으로 석영 크리스탈 마이크로 저울을 사용하여 정량적으로 연구되었다. 결과는 흡착 층 당 층 질량 / 두께 층의 총 수의 함수로 증가했다는 것을 보여 주었다. 흡착 층의 표면에 따르면는 원자 힘 현미경 (AFM)으로 조사 하였다.모든 증착 사이클 리그닌과 표면의 전체 범위는 시스템에 대해 발견 된, 그러나, NFC 의해 표면 범위는 층의 수가 증가 하였다. 흡착 공정은 셀룰로오스 아세테이트 (CA) (250) 기판 상에 사이클 (500 이중층)을 행했다. CA 기판 나중에 아세톤 때 투명한 독립 LBL 조립 나노 복합물 필름을 얻었다. 골절 단면의 주사 전자 현미경 (SEM)은 라멜라 조직을 보였으며, 흡착 사이클 (PDDA-리그닌 PDDA-NC) 당 두께는 연구에서 사용되는 2 개의 다른 리그닌 타입에 17 nm의 것으로 추정되었다. 데이터는 nanocellulose 리그닌이 공간적으로 기본 세포벽에서 관찰되는 것과 유사한 나노 (고분자 - 고분자 나노 복합 재료)에 증착 고도의 제어 구조를 가진 필름을 나타냅니다.

서론

광합성 식물에 의해 격리 된 탄소가 현재 CO 2 사이클의 일부로서, 바이오 매스에서 추가 화학 물질과 연료를 유도하기 위해 큰 관심이 있습니다. 격리 된 탄소 (42-44%)의 대부분은 셀룰로오스의 형태, 1-4 결합 된 글루 코피 라노스 단위를 β로 이루어지는 중합체이고; 가수 분해 할 때, 포도당이 주류 기반 연료에 발효 차 반응물로서 사용될 수있다. 그러나, 나무가 우거진 식물의 세포벽 구조는 자연 환경 1 저하에 저항하는 물질을 생성 수천년 동안 진화했다. 이 안정성을 통해 포도당으로 셀룰로오스, 접근하기 어려운 분리 및 분석하고 에너지 작물 등의 목질 재료의 가공 산업에 전달한다. 이차 전지의 벽의 미세 구조에 가까이는 리그닌과 밑단의 무정형 매트릭스에 포함 된 계층 paracrystalline 셀룰로오스 미세 섬유로 구성된 고분자 나노 복합체임을 보여2-4 icelluloses. 길이 방향으로 배향 셀룰로오스 마이크로 피 브릴은 번들 5 큰 단위를 형성하는 다른 헤테로 다당류와 함께 응집되어 약 2-5 ㎚의 직경을 가지고. 브릴 번들 glucoronoxylan 4와 같은 다른 이종 다당류에 약간의 연계와 페닐 프로판올 단위의 무정형 고분자로 구성된 리그닌 헤미셀룰로오스 단지에 포함됩니다. 또한,이 구조는 더 lignified 이차 세포벽 6-8 걸쳐, 레이어, 또는 박편으로 구성된다. 셀룰라 제와 같은 효소는, 그것이 그 피 브릴의 형태로 발견 리그닌에 포함 된 셀 벽 내 셀룰로오스에 액세스하는 매우 어려운 시간을있다. 진정으로 바이오 기반 연료와 신 재생 화학 플랫폼을 현실로 만들기의 요점은 경제적으로 네이티브 형태의 셀룰로오스의 당화 수 있도록 프로세스를 개발하는 것입니다.

새로운 화학 및 이미징 기술은 보안 목표 명세서에 은닉되어셀룰로오스 9,10의 당화에 관여하는 메커니즘의 UDY. 많은 작업은 공 초점 라만 촬상 (11)과 칸막이 벽의 화학적 조성 및 형태를 연구하는 원자 힘 현미경 (12)을 중심으로하고있다. 바싹 탈 리그닌 및 당화의 메커니즘을 수행 할 수 있다는 것은 포도당 셀룰로오스의 전환에 영향을 미치는, 앞으로 중요한 단계입니다. 모델 셀룰로오스 표면의 당화는 분산 모니터링 (QCM-D) (13)와 수정 진동자 마이크로 밸런스와 효소의 운동 속도를 측정함으로써 분석 하였다. 그러나, 네이티브 세포벽은 전술 한 바와 같이 매우 복잡하고, 이는 다른 전환 공정은 식물 세포벽 (중합체 분자량, 화학 결합, 기공율)의 구조를 변경하는 방법의 모호함을 만든다. 알려진 구조 성분과 세포벽 물질의 자립형 모델은 이러한 문제를 해결하고 첨단 화학 및 이마 기에 샘플의 통합을 허용 할 것NG 장비.

세포벽 모델의 부족과 몇 가지 가능한 고분자 재료의 혼합으로 분류 셀룰로오스 또는 박테리아 셀룰로오스 14, 효소 중합 리그닌 다당류 복합체 15-17, 모델의 표면을 18 ~ 21 재생 될 수 있습니다. 세포벽을 닮은 시작 일부 모델은 리그닌 전구체 또는 마이크로 피 브릴 셀룰로오스의 형태로 존재하는 효소 중합 유사체를 포함하는 시료이다. 그러나이 자료는 조직 계층 구조의 부족으로 고통 받고 있습니다. 조직 구조와 나노 복합 재료의 제작을위한 간단한 경로는 조직의 다층 복합 필름 22-25을 형성 상보 책임 또는 작용기를 가진 중합체 또는 나노 입자의 순차적 인 흡착에 기초하여 계층 별 (LBL) 어셈블리 기술이다. LBL 폴리머의 증착 및 NA에 의해 높은 강도의 자립형 하이브리드 나노 복합 재료,noparticles, Kotov 고 등. 26-30에 의해보고되었다. 많은 다른 응용 중에서도 LBL 필름은 또한 치료 대금 31, 연료 전지 막 (32,33), 배터리 (34), 및 리그 노 셀룰로오스 섬유 표면 개질 35-37에서의 잠재적 인 사용을 위해 연구되었다. 나노 셀룰로오스의 최근 관심 기반의 복합 재료는 셀룰로오스 섬유의 황산 가수 분해하고, 양전하를 띤 고분자 전해질 38-43으로 제조 셀룰로오스 나노 결정 (CNC)의 LBL의 다층 박막의 제조 및 특성을 이끌고있다. 비슷한 연구는 또한 셀룰로오스 해양 tunicin 및 양이온 성 고분자 전해질 (44), CNC와 크 실로 글루칸을 45에서 얻은 나노 결정 및 CNC 키토산 (46)와 진행되고있다. 양이온 성 고분자 전해질을 가진 펄프 섬유의 고압 균질화에 의해 얻어진 카복실 nanofibrillated 셀룰로오스 (NFCs), LBL의 다층 형성은 또한왔다47 ~ 49을 공부했다. 준비, 속성 및 CNC까지의 응용 프로그램과 nanofibrillated 셀룰로오스 자세히 50-53에서 검토되었다.

본 연구는 층상 구조를 갖는 생체 모방 리그 노 셀룰로오스 합성하기위한 첫 단계로 정렬 된 방식으로 (예 : nanocellulose과 리그닌 등) 격리 된 리그 노 셀룰로오스 고분자를 조립하는 잠재적 인 방법으로 LBL 기술의 시험을 포함한다. LBL 기술은 천연 복합체 형성을위한 조건 (54) 등이다 용매로서 주위 온도, 압력, 및 물 등의 양성 처리 조건으로 선정 하였다. 이 연구에서 우리는 항시 나무 구성 요소, 테트라 메틸 1 - 옥실 (TEMPO) 무료 서 층상 영화에 펄프와 격리 된 리그닌의 매개 산화로부터, 즉 셀룰로오스 미세 섬유의 다층 빌드 업에보고합니다. O에서 두 개의 서로 다른 리그닌이 다른 추출 기술에서 사용되는 하나의 기술 리그닌rganosolv 프로세스를 펄프 화하고, 다른 하나는 리그닌을 분리하는 동안 더 적은 변형으로 볼 - 밀링로부터 격리. 이들 화합물은 고유의 세포벽과 유사한 구조와 안정적인 독립형 영화 만들기의 가능성을 보여주기 위해이 초기 연구에서 합성 고분자 전해질과 결합됩니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

프로토콜

1. Nanofibrillated 셀룰로오스 준비 55

  1. 이 탈 이온수 L, 오버 헤드 교반기 및 산도 프로브 설치 3 L 3 구 플라스크.
  2. delignified 크라프트 펄프, 88 %의 밝기 (20g, 1 % (W / V, 건조 중량 기준)), 2,2,6,6 - 테트라 메틸 1 - 옥실 (TEMPO)을 추가 (0.313 g, 0.1 밀리몰 / g 셀룰로오스) , 플라스크에 브롬화 나트륨 (NaBr은, 2.0 g, 1 밀리몰 / g 셀룰로오스).
    1. 섬유가 분산되고, 더 응집 반응에서 볼 수있을 때까지 오버 헤드 교반기 펄프 섬유를 혼합.
      주 : 분산 전에 3 L 플라스크에 펄프를 추가로 물에 슬러리를 혼합하여 도움을받을 수 있습니다.
  3. 서서히 반응 혼합물에 차아 염소산 나트륨 (차아 염소산 나트륨, 51.4 ㎖, 셀룰로오스 g 당 5 밀리몰)의 12 % 용액을 첨가하여 산화를 개시.
    주의 : 반응 걸쳐 일관성을 위해 1.5 ml / 분의 주사 속도와 차아 염소산 나트륨을 전달하기 위해 주사기 펌프를 사용한다.
  4. 두 번째 주사기 위스콘신 채우기일 수산화 나트륨 (NaOH를 0.5 M) 수동 미터에 알칼리 용액을 플라스크에 적가 10 ± 0.2에서 pH를 유지하기 위해.
  5. 시간에 따라 pH의 변화를 감시하기와 셀룰로오스상의 모든 액세스 가능한 수산기가 산화되면 pH는 더 이상 감소하고, 반응이 완료된다.
  6. 차아 염소산 나트륨을 나머지 소비 과잉의 EtOH를 추가합니다. 200 증거의 EtOH 약 6 ㎖를 원래의 차아 염소산 나트륨의 모든 100 밀리몰을 소모합니다.
  7. 필터 및 pH가 중성이 될 때까지 시약을 제거하는 정제 된 물로 완전히 산화 된 섬유를 세척한다. 섬유를 복구하는 부 흐너 깔때기 바구니 원심 분리기 또는 일부 여과 장치를 사용하십시오. 추가로 사용할 때까지 4 ° C에서 섬유를 저장합니다.
    참고 : 실험의 완료시, 섬유는 섬유의 g 당 1.0-1.5 밀리몰 사이 전도도 적정에 의해 결정된 바와 같이, 카르 복실 산 함량을 가져야한다. TEMPO 산화 후 섬유의 외관에 약간의 차이가 있어야합니다.
  8. TEMPO 산화 펄프의 3 % (W / V, 건조 중량 기준) 슬러리를 만들고 슬러리는 점성이되고 블레이드 때문에 서스펜션의 겔의 공기 회전 시작할 때까지 전국 믹서기 조화.
    참고 : 낮은 농도는 셀룰로오스 피 브릴에 효과적으로 작동하지 않습니다.
    1. 0.1 %로 혼합 슬러리를 희석 (W / V) 및 서스펜션이 투명하게 될 때까지 혼합을 계속합니다.

QCM-D 실험 2. 계층 별 필름 증착

  1. 다음 수용액을 준비하고 10.5의 pH 0.1 M NaOH로 각 솔루션 조절 : 수성 완충 용액 (물과 수산화 나트륨을); 0.5 % (W / V) 폴리 디 알릴 디메틸 클로라이드 (PDDA)의 수용액; 0.01 % (W / V) 리그닌. 8.0으로 0.1 % NFC 현탁액의 pH를 조절합니다.
    참고 : 이전에 그 리그닌은 알칼리성의 pH 56에서 덜 집계 된 상태로 흡착 표시 되었기 때문에 이러한 실험의 pH를 상승했다.
  2. 깨끗한10 분 (60 ° C에서 H 2 O 2 3:1 NH 4 OH 집중) 기본 피라니아 솔루션 [주의]를 사용하여 제조 업체의 권장 다음 골드 코팅 된 석영 크리스탈.
    1. 정제수로 결정을 씻어 N 2의 스트림 매만 자마자 ​​공기로부터 오염을 방지하기 위해 수정 진동자 마이크로 밸런스 유동 세포 내로 삽입한다.
  3. 액체에 노출 공진 결정의 기준선 응답을 구하는 플로우 셀을 통해 버퍼 합격.
    1. 5 분간 PDDA 용액에 수정 결정을 노광함으로써 수정 결정에 PDDA의 층을 증착.
    2. 5 분 다시 완충 용액으로 전환 한 후에.
      주의 : 단계 2.3에서이 프로세스는 증착 된 중합체의 양이 중합체 용액 점도의 영향없이 결정될 수있다 단층 응답을 생성한다.
    3. 버퍼 R과 같은 순서에 다른 중합체의 흡착을 반복INSE 각 단계 사이 : PDDA (+) (2.3.1 단계); 리그닌 (-); PDDA (+); 및 NFC (-). 폴리머와 나노 입자의 총 16 개 층을 증착 사이클 배를 반복합니다.

AFM과 타원 실험 3. 계층 별 필름 증착

  1. 퀵 에폭시 접착제를 사용하여 유리 현미경 슬라이드에 운모의 원형 디스크를 붙인다. 접착제 치료 후, 운모 디스크에 테이프의 조각을 연결합니다. 운모 표면을 절단하는 원인이 떨어져 테이프를 벗겨.
    1. 증착 레이어를하기 전에 물에 중요한 세척 한 다음 20 분 : 산 피라니아 [주의] (H 2 O 2 3시 1분 H 2 SO 4)과 실리콘 웨이퍼를 청소합니다.
  2. 해법은 2.1에서 제조로, 2.3.3에 명시된 프로토콜의 동일한 시퀀스 다음 각 용액 중의 유리 슬라이드 또는 갓 청소 실리콘 웨이퍼에 부착 갓 절단 운모 하나를 담그어.
    참고 :이 기술은 포의 레이어를 생성합니다각각 AFM 또는 립소, 삽입 될 수있는 표면의 각각에 lymers.
  3. 이미지 원자 힘 현미경 막층. 샘플의 이미지를 수집 할 때 10 nm의 반경 실리콘 팁 (스프링 정수 42 N / m)으로 간헐적 접촉 모드와 캔틸레버를 사용합니다. 설정 스캔 크기 2.5 × 2.5 μm의, 512 검사 점과 특정 샘플 이미지를 수집하는 10의 적분 이득으로.
  4. 건조 LBL 막의 AFM을 가진 층의 두께 측정은, 부드러운 플라스틱 피펫 팁을 사용하고 운모 표면에 준비된 LBL 필름의 표면을 가로 질러 라인을 반흔.
  5. 실리콘 웨이퍼 상에 타원 편광 측정을위한 예금 LBL 필름. 입사 모드의 멀티 앵글을 사용하여 632.8 ㎚의 파장에서 위상 변조 립소와 건조 도막 두께를 측정한다. 1 ° 간격으로 85 °와 65 ° 사이의 각도를 다양합니다.

4.의 준비 LBL 영화를 무료 서

  1. 컷0.13 mm 두께 및 자동화 된 국자 팔에 부착 셀룰로오스 아세테이트 25.4 X 7.6 mm의 사각형 (CA) 영화 (DS 2.5).
    주 : DS 3.0의 셀룰로오스 아세테이트 그렇게 DS 2.5가 적층 필름을 회수하는 것이 바람직하다 아세톤에 가용하지 않다.
  2. 2.1 단계의 농도와 산도에 따라 PDDA, 리그닌 및 nanocellulose의 솔루션으로 각 500 ㎖ 비커를 입력합니다.
    1. 각 증착 사이클 세정액으로 사용하는 수성 버퍼와 세 개의 추가 비커를 입력합니다.
    2. 2.3.3에보고 된 같은 순서로 진행 디퍼 암을 프로그래밍합니다.
      참고 : 계층 별 과정에서 단단히 표면에 바인딩되지 않은 일부 폴리머는 탈착되므로 그것은 각각의 중합체 용액 후 상이한 세정액을 사용하는 것이 중요하다. 세정 용액의 교차 오염 신속 막면에 "불량"으로 흡착 할 수있는 고분자 전해질 복합체의 침전을시킨다.
  3. 의 솔루션을 변경주기적으로 250 사이클 동안 비커 때문에 그들이 콜로이드 단지 흐린 나타나기 시작으로. 옵션은 새로운 솔루션을 제공 또는 사용자 정의 입구 및 출구와 폴리 염화 비닐 (PVC) 컨테이너를 만들어하는 버퍼 연동 펌프를 사용하여 솔루션의 갱신을 자동화하는 것입니다.
    주 : 용기에 교반 해법은 표면에 고분자 전해질의 확산을 강화.
  4. 조심스럽게 CA의 가장자리를 노출 가위로 건조 된 시료의 가장자리를 장식하고 CA를 녹이는 아세톤으로 가득 덮여 유리 페트리 접시에 놓습니다.
    참고 : 두 영화는 CA의 앞면과 뒷면에서 실험 후 격리됩니다.
  5. 24 시간 동안 아세톤에 고립 된 영화를 적시 잔류 CA의 제거를 극대화하기 위해 아세톤으로 반복해서 영화를 씻어.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

결과

구조적 우디 고분자 필름 제조의 QCM-D 분석

리그닌 LBL 흡착은, NFC 및 PDDA 리그닌은 두 가지 유형을 포함하는 두 개의 다른 실험에서 QCM-D와 함께 실시간으로 모니터링 하였다. 이 분석 방법은 분자가 크리스털의 표면에 흡착 할 때의 주파수의 변화를 검출하는 매우 민감 1 개의 이중층 (PDDA 수반 한 증착 사이클에서 QCM-D 반응의 상세한 설명을 포함 도표 :. HMWL 및 PDDA를 : NC). 데이터는 주파수와 7 배음 (악기가 기본 주파수와 3-13 홀수 고조파 배음을 감지)의 분산의 정규화 변화를 나타냅니다. 기준선은 제 양이온 성 폴리머, PDDA 도입 한 후, (버퍼로 지칭) pH가 10.5 밀리 Q 물로 얻었다. 이 폴리머 (1 단계)의 도입은 ΔF의 감소, 그리고 ΔD에 상응하는 증가와 연관되어 있습니다. 이 응답은 attribu입니다금 피복 석영 기판 및 진동 크리스탈과 접촉 액체의 ...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

토론

Nanocellulose의 제작

nanocellulose 제조를 들어 펄프 섬유의 성공적인 산화 손쉬운 세동 필요하다. 산화는 천천히 셀룰로오스의 양에 기초하여 공지 된 양에 추가되어야 가능한 차아 염소산 나트륨에 의해 제어된다. 제한된 산화를위한 한 가지 이유는 장시간 동안 차아 염소산 나트륨 용액의 저장소에서 발생한다. 이 산화 환원 효율은 반응 중에 언급 될 수있다; 펄프 슬러리는 성공적으로 산화하는 동안 반응을 통해 옅은 황색을 띠는 색깔, 부품 방법을 설정해야합니다. 이것이 발생하지 않으면 섬유의 카르 복실 산 함량은 보통 락 세동을 가능 수준 이하이다.

셀룰로오스의 1.0 밀리몰 / g 이상이 카르 복실 산 함량을 가진 산화 섬유 세동 nanocellulose 입도의 유사 결과를 수득 다른 기계적 처리 방법들에 의해 발생할 수있다. Ultrasonicati미세 유체 세포 짧은 기간 또는 균질화를위한 고성능 초음파 경적의...

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

공개 사항

저자가 공개하는 게 없다.

감사의 글

이 작품은 지속 가능한 나노 기술 프로그램을 지원하기 위해 버지니아 공대, 버지니아 공대 대학원에서 중요한 기술 및 응용 과학 연구소 (ICTAS)의 박사 장학생의 프로그램에 의해 주로 지원 하였다 또한 미국 농무부, NIFA 인증 번호 2010-65504-20429. 저자는 또한이 일에 릭 Caudill, 스티븐 매카트니, 그리고 W. 트래비스 교회의 공헌을 감사합니다.

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
황산염 펄프Weyerhaeuser는 88 %의 밝기 수준을기부했습니다
Organosolv ligninSigma Aldrich371017중단되었습니다
경재 밀링 목재 리그닌종이
Polydiallyldimethylammonium chlorideSigma Aldrich409022Mn = 7.2 x 104< / sup>, Mw = 2.4 x 105< / sup>
2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 1-옥실(TEMPO)시그마 알드리치214000순도 98%의 알데히드로 1차 알코올의 촉매 산화, 분자량은 156.25g/mol
브롬화 나트륨시그마 알드리치S4547순도 ≥ 99.0%, 분자량 102.89
차아염소산나트륨시그마 알드리치425044시약 등급, 사용 가능한 염소 10~15%, 분자량 74.44g/mol
수산화나트륨VWRBDH7221-40.5 N 수용액, 밀도 1.02g/ml, 분자량 40g/mol
수산화나트륨Acros OrganicsAC12419-00100.1 N 수용액, 비중 1.0 g/ml, 분자량 40 g/ mol
수산화 암모늄Acros OrganicsAC39003-0025물에 25 % 용액, pH 13.6, 밀도 0.89, 분자량 35.04 g / mol
과산화수소Fisher ScientificH325-10030.0 ~ 32.0 % 인증 ACS, pH 3.3, 밀도 1.11
운모 시트TED PellaNC9655733Pelco, 등급 V5, 10 x 40 mm, 23 mm T, 최소 공기 및 기포, 매우 깨끗한
황산Fisher ScientificA300-21295.0~98.0 w/w%, ACS plus 인증, 분자량 98.08 g/mol
셀룰로오스 아세테이트McMaster Carr8564K44치환도 2.5
EthanolDecon Laboratories04-355-223200 proof (100%), USP
[header]
AcetoneFisher ScientificA18-4순도 &GE; 99.5%, 인증된 ACS 시약 등급, 밀도 0.79g/ml, 분자량 58.08g/mol
주사기 펌프Harvard Apparatus552226펌프 22 표준 주사기 홀더 포함 주입/철회, 유속 0.002 μ l/hr~55.1 ml/min
Mill-Q 정수 시스템EMD MilliporeD3-UVDirect-Q, UV, 물 전도도 18.5 MΩ · cm with 20 L
reservoir pH meterMettler ToledoSeverMulti
BalanceMettler ToledoAB135-Saccuracy 0.1 mg
Atomic force microscopeAsylum ResearchMFP-3D, Olympic fluorescent microscope stage
EllipsometerBeaglehole Instruments
Fiber centrifugeunknownbasket 스타일 원심 분리기
Waring 블렌더Waring상업용
초음파 프로세서SonicsSonics 750 W, 사운드 인클로저
소산 모니터링 기능이 있는 석영 크리스탈 마이크로 저울 (QCM-D)Q-Sense Inc.E45MHz의 기본 주파수를 측정하고 3~13의 홀수 배음/고조파를 모니터링하며 금도금 압전 석영 결정을 사용합니다.
의 참조 참조는

참고문헌

  1. Fratzl, P., et al. On the role of interface polymers for the mechanics of natural polymeric composites. Phys. Chem. Chem. Phys. 6, 5575-5579 (2004).
  2. Terashima, N., Fukushima, K., He, L. F., Takabe, K. Forage cell wall structure and digestibity. American Society of Agronomy. , 247-270 (1993).
  3. Himmel, M. E., et al. Biomass Recalcitrance: Engineering Plants and Enzymes for Biofuels Production. Science. 315, 804-807 (2007).
  4. Terashima, N., et al. Nanostructural assembly of cellulose, hemicellulose, and lignin in the middle layer of secondary wall of ginkgo tracheid. J. Wood. Sci. 55, 409-416 (2009).
  5. Fahlén, J., Salmén, L. Pore and Matrix Distribution in the Fiber Wall Revealed by Atomic Force Microscopy and Image Analysis. Biomacromolecules. 6, 433-438 (2005).
  6. Baer, E., et al. Biological and synthetic hierarchical composites. Phys. Today. 45, 60-67 (1992).
  7. Tirrell, D. A., Aksay, I., Baer, E., Calvert, P. D., Cappello, J., Dimarzio, E. A., Evans, E. A., Fessler, J. Hierarchical structures in biology as a guide for new materials technology. National Academy of Sciences. , Washington DC. (1994).
  8. Fengel, D., Wegener, G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. , (1984).
  9. Santa-Maria, M., Jeoh, T. Molecular-Scale Investigations of Cellulose Microstructure during Enzymatic Hydrolysis. Biomacromolecules. 11, 2000-2007 (2010).
  10. Saar, B. G., et al. Label-free, real-time monitoring of biomass processing with stimulated Raman scattering microscopy. Angew. Chem. Int. Edit. 49, 5476-5479 (2010).
  11. Schmidt, M., et al. Label-free in situ imaging of lignification in the cell wall of low lignin transgenic Populus trichocarpa. Planta. 230, 589-597 (2009).
  12. Ding, S. -Y., Himmel, M. E. The maize primary cell wall microfibril: a new model derived from direct visualization. J. Agricul. Food Chem. 54, 597-606 (2006).
  13. Turon, X., et al. Enzymatic kinetics of cellulose hydrolysis: a QCM-D study. Langmuir. 24, 3880-3887 (2008).
  14. Dammströem, S., et al. On the interactions between cellulose and xylan, a biomimetic simulation of the hardwood cell wall. BioResources. 4, 3-14 (2009).
  15. Barakat, A., et al. Studies of xylan interactions and cross-linking to synthetic lignins formed by bulk and end-wise polymerization: a model study of lignin carbohydrate complex formation. Planta. 226, 267-281 (2007).
  16. Micic, M., et al. Study of the lignin model compound supramolecular structure by combination of near-field scanning optical microscopy and atomic force microscopy. Colloids Surf. B Biointerfaces. 34, 33-40 (2004).
  17. Li, Z., et al. Nanocomposites prepared by in situ enzymatic polymerization of phenol with TEMPO-oxidized nanocellulose. Cellulose. 17, 57-68 (2010).
  18. Gradwell, S. E., et al. Surface modification of cellulose fibers: towards wood composites by biomimetics. C. R. Biologies. 327, 945-953 (2004).
  19. Kaya, A., et al. Surface plasmon resonance studies of pullulan and pullulan cinnamate adsorption onto cellulose. Biomacromolecules. 10, 2451-2459 (2009).
  20. Gustafsson, E., et al. Direct adhesive measurements between wood biopolymer model surfaces. Biomacromolecules. 13, 3046-3053 (2012).
  21. Karabulut, E., Wagberg, L. Design and characterization of cellulose nanofibril-based freestanding films prepared by layer-by-layer deposition technique. Soft Matter. 7, 3467-3474 (2011).
  22. Decher, G., Hong, J. D. Buildup of ultrathin multilayer films by a self-assembly process: II. consecutive adsorption of anionic and cationic bipolar amphiphiles and polyelectrolytes on charged surfaces. Ber. Bunsen. Phys. Chem. 95, 1430-1434 (1991).
  23. Decher, G. Fuzzy nanoassemblies: toward layered polymeric multicomposites. Science. 277, 1232 (1997).
  24. Hammond, P. T. Form and function in multilayer assembly: new applications at the nanoscale. Adv. Mater. 16, 1271-1293 (2004).
  25. Decher, G., Schlenoff, J. B. Multilayer thin films- sequential assembly of nanocomposite materials. , Wiley-VCH. Weinheim. (2003).
  26. Mamedov, A. A., Kotov, N. A. Free-standing layer-by-layer assembled films of magnetite nanoparticles. Langmuir. 16, 5530-5533 (2000).
  27. Mamedov, A. A., et al. Molecular design of strong single-wall carbon nanotube/polyelectrolyte multilayer composites. Nat. Mater. 1, 257-257 (2002).
  28. Podsiadlo, P., et al. Fusion of seashell nacre and marine bioadhesive analogs: high-strength nanocomposite by layer-by-layer assembly of clay and L-3,4-dihydroxyphenylalanine polymer. Adv. Mater. 19, 949-955 (2007).
  29. Podsiadlo, P., et al. Ultrastrong and stiff layered polymer nanocomposites. Science. 318, 80-83 (2007).
  30. Podsiadlo, P., et al. Can nature's design be improved upon? High strength, transparent nacre-like nanocomposites with double network of sacrificial cross links. J. Phys. Chem. B. 112, 14359-14363 (2008).
  31. Becker, A. L., et al. Layer-by-layer-assembled capsules and films for therapeutic delivery. Small. 6 (17), (2010).
  32. Taylor, A. D., et al. Fuel cell membrane electrode assemblies fabricated by layer-by-layer electrostatic self-assembly techniques. Adv. Funct. Mater. 18, 3003-3009 (2008).
  33. Ashcraft, J. N., et al. Structure-property studies of highly conductive layer-by-layer assembled membranes for fuel cell PEM applications. J. Mater. Chem. 20, 6250-6257 (2010).
  34. Lee, S. W., et al. High-power lithium batteries from functionalized carbon-nanotube electrodes. Nat. Nano. 5, 531-537 (2010).
  35. Eriksson, M., et al. The influence on paper strength properties when building multilayers of weak polyelectrolytes onto wood fibres. J. Colloid Interf. Sci. 292, 38-45 (2005).
  36. Lvov, Y. M., et al. Dry and wet strength of paper: layer-by-layer nanocoating of mill broken fibers for improved paper. 21, 552-557 (2006).
  37. Lin, Z., et al. Nanocomposite-based lignocellulosic fibers 1. Thermal stability of modified fibers with clay-polyelectrolyte multilayers. Cellulose. 15, 333-346 (2008).
  38. Cranston, E. D., Gray, D. G., Barrett, C. J. Abstracts; 32nd Northeast Regional Meeting of the American Chemical Society. , Rochester, NY. (2004).
  39. Podsiadlo, P., et al. Molecularly engineered nanocomposites: layer-by-layer assembly of cellulose nanocrystals. Biomacromolecules. 6, 2914-2918 (2005).
  40. Cranston, E. D., Gray, D. G. Formation of cellulose-based electrostatic layer-by-layer films in a magnetic field. Sci. Tech. Adv. Mater. 7, 319-321 (2006).
  41. Cranston, E. D., Gray, D. G. Morphological and optical characterization of polyelectrolyte multilayers incorporating nanocrystalline cellulose. Biomacromolecules. 7, 2522-2530 (2006).
  42. Jean, B., et al. Structural details of cellulose nanocrystals/polyelectrolytes multilayers probed by neutron reflectivity and AFM. Langmuir. 24, 3452-3458 (2008).
  43. Renneckar, S., Zink-Sharp, A., Esker Alan, R., Johnson Richard, K., Glasser Wolfgang, G. Cellulose Nanocomposites. ACS Symposium Series. , 78-96 (2006).
  44. Podsiadlo, P., et al. Layer-by-layer assembled films of cellulose nanowires with antireflective properties. Langmuir. 23, 7901-7906 (2007).
  45. Jean, B., et al. Non-electrostatic building of biomimetic cellulose-xyloglucan multilayers. Langmuir. 25, 3920-3923 (2009).
  46. de Mesquita, J. P., et al. Biobased nanocomposites from layer-by-layer assembly of cellulose nanowhiskers with chitosan. Biomacromolecules. 11, 473-480 (2010).
  47. Wågberg, L., et al. The build-up of polyelectrolyte multilayers of microfibrillated cellulose and cationic polyelectrolytes. Langmuir. 24, 784-795 (2008).
  48. Aulin, C., et al. Buildup of polyelectrolyte multilayers of polyethyleneimine and microfibrillated cellulose studied by in situ dual-polarization interferometry and quartz crystal microbalance with dissipation. Langmuir. 24, 2509-2518 (2008).
  49. Aulin, C., et al. Self-organized films from cellulose I nanofibrils using the layer-by-layer technique. Biomacromolecules. 11, 872-882 (2010).
  50. Azizi Samir, M. A., et al. Review of recent research into cellulosic whiskers, their properties and their application in nanocomposite field. Biomacromolecules. 6, 612-626 (2005).
  51. Siró, I., Plackett, D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review. Cellulose. 17, 459-494 (2010).
  52. Eichhorn, S., et al. Review: current international research into cellulose nanofibres and nanocomposites. J. Mat. Sci. 45, 1-33 (2010).
  53. Habibi, Y., et al. Cellulose nanocrystals: chemistry, self-assembly, and applications. Chem. Rev. 110, 3479 (2010).
  54. Teeri, T. T., et al. Biomimetic engineering of cellulose-based materials. Trends Biotechnol. 25, 299-306 (2007).
  55. Saito, T., et al. Homogeneous suspensions of individualized microfibrils from TEMPO-catalyzed oxidation of native cellulose. Biomacromolecules. 7, 1687-1691 (2006).
  56. Pillai, K. V., Renneckar, S. Cation-π Interactions as a Mechanism in Technical Lignin Adsorption to Cationic Surfaces. Biomacromolecules. 10, 798-804 (2009).
  57. Notley, S. M., Norgren, M. Adsorption of a strong polyelectrolyte to model lignin surfaces. Biomacromolecules. 9, 2081-2086 (2008).
  58. Aulin, C., et al. Buildup of polyelectrolyte multilayers of polyethyleneimine and microfibrillated cellulose studied by in situ dual-polarization interferometry and quartz crystal microbalance with dissipation. Langmuir. 24, 2509-2518 (2008).
  59. Argun, A. A., et al. Highly conductive, methanol resistant polyelectrolyte multilayers. Adv. Mater. 20, 1539-1543 (2008).
  60. Li, Q., Renneckar, S. Molecularly thin nanoparticles from cellulose: isolation of sub-microfibrillar structures. Cellulose. 16, 1025-1032 (2009).
  61. Höök, F., et al. Variations in coupled water, viscoelastic properties, and film thickness of a Mefp-1 protein film during adsorption and cross-linking: a auartz crystal microbalance with dissipation monitoring, ellipsometry, and surface plasmon resonance study. Anal. Chem. 73, 5796-5804 (2001).
  62. Naderi, A., Claesson, P. M. Adsorption properties of polyelectrolyte-surfactant complexes on hydrophobic surfaces studied by QCM-D. Langmuir. 22, 7639-7645 (2006).
  63. Kaufman, E. D., et al. Probing protein adsorption onto mercaptoundecanoic acid stabilized gold nanoparticles and surfaces by quartz crystal microbalance and z-potential measurements. Langmuir. 23, 6053-6062 (2007).
  64. Glasser, W. G., Barnett, C. A., Sano, Y. Classification of lignins with different genetic and industrial origins. J. Appl. Polym. Sci.: Appl. Polym. Symp. , (1983).
  65. Van de Steeg, H. G. M., et al. Polyelectrolyte adsorption: a subtle balance of forces. Langmuir. 8, 2538-2546 (1992).

액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.

재인쇄 및 허가

더 많은 논문 탐색

층별 조립법수정 진동자 마이크로밸런스원자 힘 현미경주사 전자 현미경고분자 나노복합체아세트산 셀룰로오스 기판PDDA 고분자 전해질
Nanocellulose, 리그닌의 날조 된 자립형 필름, 및 합성 폴리 양이온 : Biomimicking 나무를 향하여
문의하기
도서관에 추천하기

개인정보 처리방침

이용 약관

정책

저작권 © 2026 MyJoVE Corporation. 모든 권리 보유.