Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Microhoneycomb Monoliter udarbejdet af den ensrettede frysetørring af Cellulose Nanofiber baseret Sols: metode og udvidelser

Published: May 24, 2018 doi: 10.3791/57144
Automatic Translation
1,2, 3, 1, 1,2, 1,2, 1,2, 1,4, 2, 1,2,4, 3, 1,4,5
1Engineering Laboratory for Functionalized Carbon Materials and Shenzhen Key Laboratory for Graphene-based Materials, Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, 2School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, 3Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University, 4Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute (TBSI), Tsinghua University, 5School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University

Summary

Vi præsenterer her, en generel protokol for at forberede en række microhoneycomb Monoliter (MHMs) i hvilken væske kan passere gennem med et ekstremt lavt trykfald. MHMs opnåede forventes at blive brugt som filtre, katalysator understøtter, flow-type elektroder, sensorer og stilladser for biomaterialer.

Abstract

Monolitisk honeycomb strukturer har været attraktivt at tværfaglige områder på grund af deres høje styrke / vægt-forhold. Især forventes microhoneycomb Monoliter (MHMs) med mikrometer skala kanaler som effektiv platforme for reaktioner og separationer på grund af deres store overflade områder. Hidtil har MHMs udarbejdet af en envejs Frysetørring (UDF) metode kun fra meget begrænset prækursorer. Heri, rapporterer vi en protokol, hvor der kan indhentes en serie af MHMs består af forskellige komponenter. For nylig fandt vi denne cellulose nanofibers funktion som en tydelig struktur-lede agent mod dannelsen af MHMs gennem UDF. Ved at blande cellulose nanofibers med vand opløselige stoffer, som ikke giver MHMs, kan være forberedt en række sammensatte MHMs. Dette beriger betydeligt MHMs kemiske forfatning mod alsidige applikationer.

Introduction

Som et helt nyt materiale, microhoneycomb monolith (betegnes MHM) har for nylig tiltrak sig enorm opmærksomhed fra tværfaglig felter1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8. the MHM blev først udarbejdet af S. Mukai et al. gennem en modificeret envejs Frysetørring (UDF) tilgang som en monolith med en bred vifte af lige microchannels med honeycomb-lignende tværsnit9. MHM besidder de generelle fordele af honeycomb strukturer, dvs., effektiv tessellation, høj styrke / vægt-forhold og lavt trykfald. Derudover har sammenlignet med honeycomb monolith med en kanal er større, MHM en meget større specifikke overflade område. UDF metode indebærer envejs væksten af iskrystaller og samtidige faseadskillelse ved frysning. Efter fjernelse af is krystaller opnås en solid komponent formet af isen krystal. Morfologi dannes ved faseadskillelse afhænger den iboende karakter af forstadie (sol eller gel), og i de fleste tilfælde, lamel10, fiber11, og fishbone12 strukturer er tilbøjelige til at danne i stedet for MHMs. Som et resultat, dannelsen af MHMs er blevet rapporteret kun i begrænset prækursorer, og det har betydeligt hæmmet mangfoldigheden af deres kemiske ejendom. Vi har for nylig fundet, at cellulose nanofibers har en stærk struktur-lede funktion mod danner strukturen MHM gennem UDF proces13. Simpelthen ved at blande cellulose nanofibers med andre vand-spredbar komponenter, er det muligt at udarbejde en række MHMs med forskellige kemiske egenskaber. Derudover er deres udvendige former og kanal størrelser fleksibelt og nemt kontrolleret13. Således forventes MHMs at blive brugt som filtre, katalysator understøtter, flow-type elektroder, sensorer og stilladser for biomaterialer.

I dette papir forklare vi først den grundlæggende forberedelse teknik af MHMs fra den vandig dispersion af cellulose nanofibers gennem UDF processen i detaljer. Derudover viser vi udarbejdelsen af flere forskellige typer af sammensatte MHMs.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. forberedelse af 1 wt % 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO)-medieret oxideret Cellulose Nanofiber (TOCN) Sol

Bemærk: Sol er defineret som en kolloid suspension af meget små solide partikler i en kontinuerlig flydende medium.

  1. Suspendere 66,7 g af Nadelholz bleget kraftpapir papirmasse (NBKP, der indeholder 12 g af cellulose) i 700 mL deioniseret vand (DI) vand med en mekanisk omrører på 300 rpm i 20 min.
  2. Der tilsættes 20 mL vandig TEMPO opløsning (indeholder 0,15 g TEMPO) og 20 mL vandig NaBr opløsning (indeholder 1,5 g NaBr) langsomt til de ovennævnte NBKP suspension14,15.
  3. Juster pH-værdien af den ovenfor suspension til ca 10.5 (målt med et pH-meter) med langsomt tilføje 3,0 M NaOH-opløsning.
  4. Langsomt tilføje ca 63.8 g vandige NaClO opløsning (med 6-14 wt % aktivt chlor) med en pipette til ovennævnte blanding at starte TEMPO-medierede oxidation.
  5. Samtidig med at tilføje NaClO, fortsætte med at tilføje natriumhydroxidoploesning for at holde pH-værdien af systemet inden for intervallet af 10,0 til ~ 10.5. Denne proces tager omkring 2,5 h.
  6. Skyl TEMPO-medieret oxideret cellulosefibre med Deioniseret vand 3 gange (1.200 mL Deioniseret vand hver gang) for at fjerne de resterende NaClO, NaOH og andre kemikalier.
  7. Behandle pasta med en kraftfuld mekanisk blender til at opløse de oxiderede cellulosefibre ind i nanofibers. Udføre den mekaniske behandling omhyggeligt flere gange ledsaget med tilføjelse af et lige mængde vand. Endelig, en 1 wt % TEMPO-medieret oxideret cellulose nanofiber (TOCN) sol er opnået. TOCNs har en diameter på 4 til ~ 6 nm og en længde på 0,5 til ~ 2 μm.
  8. Gemme den 1 wt % TOCN sol ved 4 ° C (cellulose nanofibers tendens til at rådne ved en omgivende temperatur).

2. fremstilling af TOCN-styren butadien gummi (SBR) blandet Sol

  1. Tilføje 0.21 g af SBR kolloid (48.5 wt %) til 10 g af 1 wt % TOCN sol (trin 11,7.) i en 20 mL glas fartøj.
  2. Agitere ovennævnte blanding til 3 min med en vortex mixer effekt af 6 til at opnå en jævnt spredt sol. butik den ovennævnte blanding sol ved 4 ° C før brug.

3. forberedelse af TOCN-TiO2 blandet Sol

  1. Der tilsættes 0,1 g TiO2 nanopartikler (med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 20 nm) til 10 g af 1 wt % TOCN sol i en 20 mL glas fartøj.
  2. Agitere ovennævnte blanding med en homogeniseringsapparat i 10 min at opnå en jævnt blandet sol. udføre denne 10 min-processen, da en betydelig mængde af varme genereres i processen og resulterer i rise of temperatur, som kan forringe TOCNs. Opbevar blandingen sol ved 4 ° C før brug.

4. forberedelse af TOCN-overflade oxideret kulfiber (SOCF) blandet Sols

  1. Refluks 1,7 g af kulfiber (300 mesh, med en diameter på 5,5 til ~6.0 μm og en længde på ca 50 μm) i 150 mL koncentreret salpetersyre på 60 ° C 6 h at opnå SOCF16. Tilføje 0,01 g af den ovenstående SOCF i 10 g af 1 wt % TOCN sol inde i en 20 mL glas fartøj.
  2. Shake-mix ovennævnte blanding, og ultra-sonikeres blandingen i 5 min. for at opnå en jævnt blandet sol. butik blanding sol ved 4 ° C før brug.

5. forberedelse af Microhoneycomb monolit fra 1 wt % TOCN Sol (betegnes MHM-TOCN)

  1. Indlæse et polypropylen (PP) rør (med en indre diameter på 13 mm, en ydre diameter på 15 mm og en længde på 150 mm) med glasperler og udfylde den nederste 5 cm del af tube13.
  2. Indlæse en vis mængde (mængden er ikke kontrolleret for hver gang, men det er normalt større end 2,7 mL til at sikre den efterfølgende opskæringsprocessen) af 1 wt % TOCN sol ind i ovenstående PP rør indeholdende glasperler.
    Bemærk: TOCN sol var direkte fyldt ind i PP rør uden hælde i glasperler for studiet af den afstand effekt, der har været involveret i unidirectional frysepunktet processen. I dette tilfælde var mængden af TOCN sol 11 mL.
  3. Fjern forsigtigt de bobler, som måske er blevet genereret ved sol-indlæsningen. Holde det PP rør indeholdende TOCN sol ved 4 ° C natten over før brug.
  4. Vedhæfte den ovenstående PP rør indeholdende TOCN sol at dyppe maskinen, der bruges til unidirectional frysepunktet. Angive de relevante parametre og begynde at dyppe PP rør i en Termokande, som indeholder flydende nitrogen (-196 ° C) ved en konstant hastighed på 50 cm h-1 (figur 1).
  5. Skære PP rør del med en sav, og knæk den frosne TOCN sol del i flere sektioner. Fryse tørre disse sektioner med en freeze-drying maskine på-10 ° C i 1 dag, så på-5 ° C i 1 dag, og endelig ved 0 ° C i 1 dag. MHM-TOCN blev fremstillet som hvid-farvet Monoliter (figur 1).

6. forberedelse af Microhoneycomb monolit fra TOCN-SBR blandet Sol (betegnes MHM-TOCN/SBR) og TOCN-TiO2 blandet Sol (betegnes MHM-TOCN/TiO2 )

  1. Indlæse polypropylen (PP) rør (med en indre diameter på 13 mm, en ydre diameter på 15 mm og en længde på 150 mm) med glasperler, fylder den nederste 5 cm del af rørene.
    Bemærk: Glasperler bruges til at dække området hvor usikker is krystal vækst opstår, for at opnå ensartet morfologi af det resulterende udsnit. Både størrelse og overflade ejendom af glasperler påvirker ikke morfologi af det resulterende udsnit.
  2. Indlæse visse beløb (beløbet, der ikke er kontrolleret for hver gang, men det er normalt større end 2,7 mL til at sikre den efterfølgende opskæringsprocessen) af TOCN-SBR blandet sol eller TOCN-TiO2 blandede sol til PP rør indeholdende glasperler.
  3. Fjern forsigtigt de bobler, som måske er blevet genereret ved sol-indlæsningen. Holde PP rør indeholdende ovenstående blandet sol ved 4 ° C natten over før brug.
  4. Vedhæfte de PP rør indeholdende ovenstående blandet sols at dyppe maskinen, der bruges til unidirectional frysepunktet. Angive de relevante parametre og begynde at dyppe PP rør ind i en beholder, der indeholder flydende nitrogen (-196 ° C) ved en konstant hastighed på 20 cm h-1.
  5. Skære PP rør del med en sav, og knæk den frosne TOCN-SBR blandet sol del i flere sektioner.
  6. Fryse tørre disse sektioner med en freeze-drying maskine på-10 ° C i 1 dag, så på-5 ° C i 1 dag, og endelig ved 0 ° C i 1 dag. MHM-TOCN/SBR og MHM-TOCN/TiO2 blev der indsamlet hvid monoliths.

7. forberedelse af Microhoneycomb monolit fra TOCN-SOCF blandet Sol (betegnes MHM-TOCN/SOCF)

  1. Indlæse et polypropylen (PP) rør med (en indre diameter på 13 mm) og en ydre diameter på 15 mm og en længde på 150 mm med glasperler, fylder den nederste 5 cm del af røret.
  2. Indlæse visse beløb (beløbet, der ikke er kontrolleret for hver gang, men det er normalt større end 2,7 mL til at sikre den efterfølgende opskæringsprocessen) af TOCN-SOCF blandet sol ind i ovenstående PP rør indeholdende glasperler.
  3. Fjern forsigtigt de bobler, som måske er blevet genereret ved sol-indlæsningen. Holde det PP rør indeholdende ovenstående blandet sol ved 4 ° C natten over før brug.
  4. Vedhæfte den PP rør indeholdende ovenstående blandet sol at dyppe maskinen, der bruges til unidirectional frysepunktet. Angive de relevante parametre og begynde at dyppe PP rør ind i en beholder, der indeholder flydende nitrogen (-196 ° C) ved en konstant hastighed på 20 cm h-1.
  5. Skære PP rør del med en sav, og knæk den frosne TOCN-SOCF sol del i flere sektioner. Fryse tørre disse sektioner med en freeze-drying maskine på-10 ° C i 1 dag, så på-5 ° C i 1 dag, og endelig ved 0 ° C i 1 dag. MHM-TOCN/SOCF blev fremstillet som en hvid-grå monolit.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Morfologier for forskellige positioner, MHM-TOCN langs retning af unidirectional frysepunktet er undersøgt og vist i figur 2. Med den holdning at være længere væk fra den nederste del af MHM-TOCN, en gradvis morfologi ændring blev afsløret (figur 2, diskussion). Ved at indføre en anden komponent i TOCN sol til at danne en homogen blanding sol, er det muligt at forberede forskellige slags sammensatte MHMs. For eksempel, er komposit MHMs herunder SBR (figur 3a), TiO2 (figur 3b), eller endda kulfiber (figur 4) forberedt.

Figure 1
Figur 1: skematisk af forberedelse af MHM-TOCN af envejs frysetørring tilgang. Det unidirectional frysepunktet er udført med en dyppe maskine vist i venstre. Efter unidirectional frysepunktet, blev frysetørring udført med en freeze-drier at give MHM-TOCN. Dette tal er blevet ændret fra panden, Z.-Z. et al. 13. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: morfologiske beskrivelser af de forskellige positioner af MHM-TOCN. (en) skematisk med mærker mærkning MHM-TOCN forskellige holdninger. (b-h) SEM billeder af tværsnit af MHM-TOCN med en afstand til bunden (tip) af MHM-TOCN 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 cm, henholdsvis. (jeg) SEM billede af længdesnit af MHM-TOCN. Bemærk, at i en typisk UDF eksperiment, glasperler bruges altid til at fylde 5 cm nederst i PP rør før pålæsning sol for unidirectional frysepunktet, så pseudo støt voksende af iskrystaller kan opnås. Men her, TOCN sol var direkte fyldt ind i PP rør uden hælde i glasperler først at studere effekten afstand, der er involveret i unidirectional frysepunktet processen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: morfologiske beskrivelser på to MHM kompositter. (a og b) viser de cross Sektional SEM billeder af (a) MHM-TOCN/SBR og (b) MHM-TOCN/TiO2, henholdsvis. Øverste højre mellemværker inden for (a) og (b) er optiske billeder af MHM-TOCN/SBR og MHM-TOCN/TiO2, henholdsvis. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: SEM billede af MHM-TOCN/SOCF. Billedet viser den nye struktur med SOCF forbinder de nærliggende microhoneycomb vægge, og indsatser inden for billedet er et optisk billede af MHM-TOCN/SOCF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det mest afgørende skridt for at nå MHMs er trinnet unidirectional frysepunktet under vand størkner for at danne søjleformede iskrystaller og skubbe dispersoid afsat til at danne rammerne. Unidirectional frysepunktet processen involverer grundlæggende termisk overførsel mellem forløber sol og kølevæske. I vores setup, var en dyppe maskine bruges til at indsætte en PP rør indeholdende en forløber sol i kølervæske (flydende kvælstof) med en konstant hastighed. Da flydende kvælstof holder fordamper hele tiden, genereres en fluctuant temperaturgradient ovenfor kvælstof flydende niveau. Før du rører den flydende kvælstof-plan, har PP rør uundgåeligt oplevet varmevekslingen med den kolde luft over det flydende niveau, kvælstof, som har forårsaget temperaturudsving i den nederste del af PP rør. Yderligere, ved at røre den flydende kvælstof-plan, temperaturen i den nederste del af PP rør straks faldt til en temperatur tæt på de flydende kvælstof (-196 ° C), og den tilstødende del også hurtigt kølet ned til temperaturen i flydende kvælstof . Det var ikke indtil en bestemt position at psudo-steady heat transfer, der er relateret til den unidirectional frysepunktet begyndte finder sted. Efter frysning, var PP rør revnet slukket i sektioner til frysetørring. Afsnittene blev straks overført til en kold godt som ice tendens til at tø, som ville forårsage morfologi forringelse af de deraf følgende prøver. Derudover blev freeze-drying processen omhyggeligt udført ved en temperatur, der er under 0 ° C til at undgå optøning af is. Vi observerede forskellige positioner af en MHM-TOCN fra bunden, som er afbildet i figur 2a. Holdninger (b-h), som er 1-7 cm fra bunden blev observeret med SEM, som er vist i figur 2b-h. Stilling (b), der er 1 cm over fra bunden har en orienteret morfologi mod midten af bulk (figur 2b). Dette er lig monolit forberedt fra springet-frysning13, der indebærer den dominerende varmevekslingen langs basal flyet. Fra den holdning, der er 2 cm fra bunden, fik et godt tilpasset honeycomb-lignende morfologi (figur 2 c-h), viser den ensrettede vækst af iskrystaller langs længde retningen af PP rør. Det bør nævnes, at størrelsen af microhoneycomb oplevet en indlysende fra holdning (c) til (d), og holdes konstant derefter. Dette er tilskrevet afstand virkningen, som i en lavere stilling som position (c), en højere temperaturgradient og en højere stigende hastighed af is krystaller17 blev involveret, hvilket fører til mindre iskrystaller. Dog førte på højere positioner såsom position (d), den afstand effekt ikke længere anvendes og temperaturgradient blev forholdsvis stabilt, hvilket til en støt kanal størrelse 10 μm. Kanal størrelsen af MHM-TOCN ville ændre i overensstemmelse med de dypper hastighed af PP-rør, men microhoneycomb morfologi beholdt13. Kanal størrelse kunne være tunet inden for en række 10 til ~ 200 μm13, og enten en større eller en mindre kanal størrelse kan kun opnås med særlige design. Figur 2i giver morfologi af MHM-TOCN langs længdesnit, viser unidirectionally gennemtrængende arten af MHM-TOCN. Dette adskiller sig væsentligt fra de 3-dimensionelle porøse strukturer, der blev indhentet fra køleskab-frysning18 eller flydende kvælstof quenching19.

Den største fordel ved vores metode er dens alsidighed i at kontrollere sammensætningen af den resulterende monolit. Vi fandt, at TOCNs har en stærk tendens til danner strukturen MHM via UDF-processen. Simpelthen ved at forberede en række blanding sol, kan der opnås en række sammensatte MHMs. Vi har vist mange eksempler i vores tidligere rapport13. Et typisk eksempel er kombineret med en vandopløselig polymer, og vi præsenterer en anden eksempel-SBR her, som vist i figur 3a. Disse typer af sammensatte MHMs har en glat microhoneycomb væg, viser en homogen fordeling af de inkluderede komponenter. Derudover har vi bekræftet, at MHM-TOCN kunne bruges som en fortaler for nanopartikler, som vist på figur 3b. En blanding forløber sol TOCNs og TiO2 nanopartikler givet en velordnet MHM med TiO2 nanopartikler vedhængende til overfladen af microhomeycomb vægge. Dette kan udvides for at forberede funktionelle MHMs herunder en bred vifte af nanopartikler.

Endelig, vores metodologi udvides yderligere til nye konstruktioner med underkonstruktionen inde i microchannels. Vi fandt, at ved at indføre en overflade oxideret kulfiber (SOCF) i forløber sol, et sammensat MHM med SOCFs slå bro over de nærliggende microhoneycomb vægge var i sidste ende opnået gennem UDF proces (figur 4). Selv om yderligere stigning i mængden af SOCF forstyrrer den psudosteady vækst af iskrystaller, der fører til MHM, har det nuværende resultat påvist gennemførligheden af denne metode skal anvendes til at udforske nye strukturer. Når en tættere struktur med visse sejhed er opnået, kan en række applikationer såsom energilagring forestillet for disse materialer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af den nationale grundlæggende forskning Program af Kina (2014CB932400), National Natural Science Foundation of China (nr. 51525204 og U1607206) og Shenzhen grundlæggende forskningsprojekt (nr. JCYJ20150529164918735). Vi vil også gerne takke Daicel-Allnex Ltd. og JSR Co for venligt formidlende polyurethaner og styren butadien gummi, henholdsvis.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Nadelholz Bleached Kraft Pulp Seioko PMC company CSF=600
TEMPO Macklin Inc. T819129 98%
NaBr Macklin Inc. S818075 AR, 99%
NaClO Aladin Inc. S101636 6-14 wt% active chlorine basis
SBR colloid JSR corp. TRD102A 48.5 wt%
TiO2 Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. A63725402 crystalline anatase phase
carbon fiber Shenzhen Xian’gu Ltd. XGCP-300
Nitric acid Huada Reagent Ltd. 7697-37-2 65-68 wt%
Mixer Scientific Industries, Inc G-560 the mixer 
Mechanical blender Waring Lab Ltd. MX1000XTX For disintegrating cellulose bundles into nanofibers.
Homogenizer Scientz Ltd. HXF-DY For dispersing TiO2 nanoparticles
pH meter  Horiba Ltd. F-74BW

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nishihara, H., Mukai, S. R., Yamashita, D., Tamon, H. Ordered macroporous silica by ice templating. Chem. Mater. 17, 683-689 (2005).
  2. Mukai, S. R., Nishihara, H., Yoshida, T., Taniguchi, K., Tamon, H. Morphology of resorcinol-formaldehyde gels obtained through ice-templating. Carbon. 43 (7), 1563-1565 (2005).
  3. Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Porous microfibers and microhoneycombs synthesized by ice templating. Catal. Surv. Asia. 10 (3-4), 161-171 (2006).
  4. Nishihara, H., et al. Preparation of monolithic SiO2-Al2O3 cryogels with inter-connected macropores through ice templating. J. Mater. Chem. 16 (31), 3231-3236 (2006).
  5. Mukai, S. R., Mitani, K., Murata, S., Nishihara, H., Tamon, H. Assembling of nanoparticles using ice crystals. Mater. Chem. Phys. 123 (2), 347-350 (2010).
  6. Cui, K., et al. Self-assembled microhoneycomb network of single-walled carbon nanotubes for solar cells. J. Phy. Chem. Lett. 4 (15), 2571-2576 (2013).
  7. Xu, T., Wang, C. -A. Effect of two-step sintering on micro-honeycomb BaTiO3 ceramics prepared by freeze-casting process. J. Eur. Ceram. Soc. 36 (10), 2647-2652 (2016).
  8. Yoshida, S., et al. CO2 Separation in a flow system by silica microhoneycombs loaded with an ionic liquid prepared by the ice-templating method. Ind. Eng. Chem. Res. 56 (10), 2834-2839 (2017).
  9. Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Formation of monolithic silica gel microhoneycombs (SMHs) using pseudosteady state growth of microstructural ice crystals. Chem. Commun. (7), 874-875 (2004).
  10. Gutie´rrez, M. C., et al. Macroporous 3D Architectures of Self-Assembled MWCNT Surface Decorated with Pt Nanoparticles as Anodes for a Direct Methanol Fuel Cell. J. Phys. Chem. C. 111, 5557-5560 (2007).
  11. Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. Morphology maps of ice-templated silica gels derived from silica hydrogels and hydrosols. Micropor. Mesopor. Mat. 116 (1-3), 166-170 (2008).
  12. Okaji, R., Taki, K., Nagamine, S., Ohshima, M. Preparation of porous honeycomb monolith from UV-curable monomer/dioxane solution via unidirectional freezing and UV irradiation. J. Appl. Polym. Sci. 125 (4), 2874-2881 (2012).
  13. Pan, Z. -Z., et al. Cellulose nanofiber as a distinct structure-directing agent for xylem-like microhoneycomb monoliths by unidirectional freeze-drying. ACS Nano. 10 (12), 10689-10697 (2016).
  14. Saito, T., Nishiyama, Y., Putaux, J. -L., Vigon, M., Isogai, A. Homogeneous Suspensions of Individualized Microfibrils from TEMPO-Catalyzed Oxidation of Native Cellulose. Biomacromolecules. 7 (6), 1687-1691 (2006).
  15. Saito, T., Kimura, S., Nishiyama, Y., Isogai, A. Cellulose Nanofibers Prepared by TEMPO-Mediated Oxidation of Native Cellulose. Biomacromolecules. 8, 2485-2491 (2007).
  16. Bekyarova, E., et al. Multiscale carbon nanotube− carbon fiber reinforcement for advanced epoxy composites. Langmuir. 23, 3970-3974 (2007).
  17. Nishihara, H. Study on the simultaneous control of the nanostructure and morphology of the porous materials prepared via the ice-templating method [D]. , Kyoto University. Kyoto. (in Japanese) (2005).
  18. Zhang, R., et al. Three-dimensional porous graphene sponges assembled with the combination of surfactant and freeze-drying. Nano Research. 7 (10), 1477-1487 (2014).
  19. Tao, Y., et al. Towards ultrahigh volumetric capacitance: graphene derived highly dense but porous carbons for supercapacitors. Sci. Rep. 3, 2975 (2013).

Tags

Bioteknologi spørgsmålet 135 Microhoneycomb monolit ensrettet frysetørring ice templating cellulose nanofiber unidirectional frysepunktet frysetørring honeycomb struktur
Microhoneycomb Monoliter udarbejdet af den ensrettede frysetørring af Cellulose Nanofiber baseret Sols: metode og udvidelser
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pan, Z. Z., Nishihara, H., Lv, W.,… More

Pan, Z. Z., Nishihara, H., Lv, W., Wang, C., Luo, Y., Dong, L., Song, H., Zhang, W., Kang, F., Kyotani, T., Yang, Q. H. Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions. J. Vis. Exp. (135), e57144, doi:10.3791/57144 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter