הפסלים Microhoneycomb שהוכנו על ידי ליופיליזציה חד כיווני של Nanofiber תאית מבוססת Sols: שיטת והרחבות

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כללי כדי להכין מגוון הפסלים microhoneycomb (MHMs) ב איזה נוזל יכול לעבור דרך עם טיפה בלחץ נמוך מאוד. MHMs שהושג צפויים לשמש מסננים, זרז תומך, זרימה מסוג אלקטרודות, חיישנים, פיגומים עבור biomaterials.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

מבנים חלת דבש מונוליטי היה אטרקטיבי לשדות רב תחומיים בשל יחס חוזק למשקל גבוה שלהם. במיוחד, הפסלים microhoneycomb (MHMs) עם סרגל מיקרומטר ערוצים צפויים כמו פלטפורמות יעילות תגובות והפרדות בגלל שלהם פני שטחים גדולים. עד עכשיו, MHMs הוכנו על ידי שיטה חד-כיוונית ליופיליזציה (UDF) רק מ מבשרי מוגבלת מאוד. במסמך זה, אנו מדווחים על פרוטוקול שממנו ניתן להשיג סדרה של MHMs המורכב מרכיבים שונים. לאחרונה, מצאנו את הפונקציה nanofibers תאית כסוכן ברורים הבימוי מבנה לקראת היווצרות של MHMs לאורך התהליך UDF. על ידי ערבוב של nanofibers תאית עם חומרים מסיסים במים שלא עונות MHMs, ניתן להכין מגוון רחב של MHMs ללא הפרדות צבע. זה מעשיר באופן משמעותי חוקת כימי MHMs לכיוון מיכלים.

Introduction

כחומר חדש לגמרי, microhoneycomb מונולית (מסומן MHM) לאחרונה משכה תשומת לב אדירה בין שדות רב תחומי1,2,3,4,5, 6 , 7 , 8. MHM הוכן לראשונה על ידי Mukai ס' ואח . באמצעות ששונה חד כיווני ליופיליזציה (UDF) גישה כמו מונולית עם מערך של microchannels ישר עם דמוי חלת דבש חתכי רוחב9. MHM הנו ליתרונות הכלליים של מבנים חלת דבש, קרי, פסיפס יעיל, יחס חוזק למשקל גבוה, לחץ נמוך. יתרה מכך, לעומת המונולית חלת דבש עם מידה ערוץ גדול יותר, MHM יש הרבה שטח פנים גדול יותר ספציפי. השיטה UDF כרוך בצמיחה חד כיווני של גבישי קרח והפרדה שלב בו זמנית על הקפאה. לאחר הסרת גבישי הקרח, מתקבל רכיב מוצק יצוק על ידי הקריסטל קרח. המורפולוגיה שהוקמה על ההפרדה שלב תלוי באופי מהותי של מבשר (סול או ג'ל), ברוב המקרים, lamella10, סיבים11, עצם דג12 מבנים צפויים להקים במקום MHMs. כתוצאה מכך, היווצרות של MHMs דווחה רק ב מבשרי מוגבל, זה משמעותי יש הקשו המגוון של רכושם כימי. לאחרונה גילינו כי תאית nanofibers יש פונקציה הבימוי מבנה חזק לקראת הקמת המבנה MHM דרך תהליך UDF13. פשוט על ידי ערבוב של nanofibers תאית עם רכיבים אחרים של מים מסיסות, זה אפשרי להכין מגוון של MHMs עם מאפיינים כימיים שונים. יתר על כן, הערוץ הגדלים והצורות החיצוני שלהם הם בגמישות ובנוחות מבוקרת13. לפיכך, MHMs צפויים לשמש מסננים, תומך זרז, זרימה מסוג אלקטרודות, חיישנים, פיגומים biomaterials.

בנייר זה, קודם נסביר את הטכניקה הכנה בסיסית של MHMs הפיזור מימית של תאית nanofibers לאורך התהליך UDF בפירוט. יתר על כן, נדגים הכנת סוגים שונים של MHMs ללא הפרדות צבע.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הכנת 1 wt % 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-oxyl (טמפו)-מתווכת תאית מחמצנים סול Nanofiber (TOCN)

הערה: סול מוגדר השעיה colloidal חלקיקי מוצק קטן מאוד במדיום נוזלי רציפה.

  1. להשעות 66.7 גר' זולה קראפט מולבן של Nadelholz (NBKP, המכיל 12 גרם תאית) ב- 700 מ ל מים (DI) יונים עם מסית מכני ב- 300 סל ד כעשרים דקות.
  2. להוסיף 20 מ"ל של תמיסה מימית של טמפו (מכיל 0.15 גרם של טמפו) ו- 20 מ ל תמיסה מימית של NaBr (המכיל 1.5 גר' NaBr) לאט לאט לעיל NBKP ההשעיה14,15.
  3. להתאים את רמת החומציות של המתלה הנ כ 10.5 (נמדד עם מד pH) עם אט הוספת פתרון NaOH 3.0 מ'.
  4. לאט לאט להוסיף כ 63.8 גרם תמיסה מימית NaClO (עם 6-14 wt % כלור פעיל) עם פיפטה התערובת הנ ל כדי להתחיל בתיווך טמפו חמצון.
  5. בעת הוספת NaClO, המשך להוסיף את הפתרון NaOH כדי לשמור את ה-pH של המערכת בטווח של 10.0 ל 10.5 ~. תהליך זה לוקח בערך 2.5 שעות.
  6. לשטוף את סיבי תאית מחמצנים בתיווך טמפו במים DI 3 פעמים (1200 מ ל מים DI בכל פעם) כדי להסיר את NaClO שיורית, NaOH וכימיקלים אחרים.
  7. פנקו את העיסה עם בלנדר מכני חזק להתערער סיבי תאית מחמצנים לתוך nanofibers. לבצע את הטיפול מכני היטב מספר פעמים בליווי תוספת כמות שווה של מים. לבסוף, מתקבל של % 1 wt בתיווך טמפו תאית מחמצנים סול nanofiber (TOCN). TOCNs יש בקוטר של 4 עד 6 ~ ננומטר, אורך 0.5 ל ~ 2 μm.
  8. אחסן את wt % TOCN סול 1 ב 4 ° C (תאית nanofibers נוטים להירקב בטמפרטורת הסביבה).

2. הכנת TOCN-קצף טבעי (SBR) מעורב סול

  1. להוסיף 0.21 גר' SBR קולואיד (48.5 wt %) 10 גרם של 1 wt % TOCN סול (שלב 11.7.) בתוך כלי זכוכית 20 מ.
  2. להתסיס את התערובת הנ ל למשך 3 דקות עם מערבל מערבולת באותה רמת כוח של 6 כדי להשיג את הזמנתכם מפוזר באופן אחיד של החנות סול התערובת הנ ב 4 ° C לפני השימוש.

3. הכנת TOCN-טיו2 מעורב סול

  1. להוסיף 0.1 גר' TiO2 חלקיקים (עם גודל החלקיקים הממוצע של 20 ננומטר) לתוך 10 גרם של wt 1% סול TOCN בתוך כלי זכוכית 20 מ ל.
  2. להתסיס את התערובת הנ עם מהמגן 10 דקות להשיג הזמנתכם מעורבים באופן שווה בצע הזה 10 דקות-תהליך לסירוגין, שכן כמות משמעותית של החום מופק בתהליך ותוצאות עליית טמפרטורה, אשר עלולה להיפגם TOCNs. אחסן את סול תערובת ב 4 ° C לפני השימוש.

4. הכנת TOCN-משטח מחומצן מעורב Sols סיב פחמן (SOCF)

  1. רפלוקס 1.7 g סיבי פחמן (רשת 300, עם קוטר של 5.5 כדי ~6.0 μm, באורך של 50 μm) ב- 150 מ ל חומצה חנקתית מרוכזת ב 60 מעלות צלזיוס במשך 6 שעות להשיג SOCF16. להוסיף 0.01 גר' SOCF מעל 10 גרם של wt 1% סול TOCN בתוך כלי זכוכית 20 מ.
  2. טלטול-לערבב התערובת הנ ל, אולטרה-sonicate את התערובת למשך 5 דקות על מנת להשיג את הזמנתכם מעורבים באופן שווה של החנות סול תערובת ב 4 ° C לפני השימוש.

5. הכנת Microhoneycomb מונולית 1 wt % TOCN סול (מסומן MHM-TOCN)

  1. לטעון צינור פוליפרופילן (PP) (עם הקוטר הפנימי של 13 מ מ, קוטר חיצוני של 15 מ מ באורך של 150 מ מ) עם חרוזי זכוכית ומלא 5 ס מ בחלק התחתון של צינור13.
  2. לטעון כמות מסוימת (הכמות לא נשלט במשך כל הזמן, אבל הוא בדרך כלל גדול יותר מ 2.7 ל כדי להבטיח את תהליך חיתוך עוקבות) של wt 1% סול TOCN לתוך הצינור PP לעיל המכיל חרוזי זכוכית.
    הערה: TOCN סול היה מלא ישירות לתוך הצינור PP ללא יטפטף חרוזי זכוכית לצורך המחקר של אפקט המרחק שמעורב בתהליך ההקפאה חד כיווני. במקרה זה, הסכום של TOCN סול היה 11 מ.
  3. הסר בזהירות את הבועות שנוצרו ייתכן במהלך הטעינה סול. שמור את הצינור PP המכיל את סול TOCN ב 4 מעלות צלזיוס למשך הלילה לפני השימוש.
  4. לצרף את הצינור PP לעיל המכיל את סול TOCN אל המכונה טבילה המשמש עבור לקפוא חד כיווני. קבע את הפרמטרים הרלוונטיים ולהתחיל לחפור הצינור עמ' כד תרמו המכילה חנקן נוזלי (-196 מעלות צלזיוס) במהירות קבועה של 50 ס מ h-1 (איור 1).
  5. לחתוך את החלק צינור PP עם מסור, לפצח את החלק הקפוא של סול TOCN מספר חלקים. ההקפאה יבש מקטעים אלה עם מכונה להקפיא ייבוש-10 ° C עבור יום אחד, ואז ב-5 מעלות צלזיוס ליום 1, ולבסוף ב-0 מעלות צלזיוס עבור יום אחד. MHM-TOCN התקבל כמו הפסלים בצבע לבן (איור 1).

6. הכנת Microhoneycomb המונולית מהסרט TOCN-SBR מעורב סול (מסומן MHM-TOCN/SBR) ומעורבים TOCN-טיו2 סול (מסומן MHM-TOCN/TiO2 )

  1. לטעון צינורות פוליפרופילן (PP) (עם הקוטר הפנימי של 13 מ מ, קוטר חיצוני של 15 מ מ באורך של 150 מ מ) עם חרוזי זכוכית, מילוי 5 ס מ בחלק התחתון של הצינורות.
    הערה: חרוזי זכוכית משמשים כדי לכסות את האזור שבו מתרחשת הצמיחה קריסטל קרח לא יציב, כדי להשיג מדים מורפולוגיה של המדגם וכתוצאה מכך. גודל והן רכוש משטח של חרוזים זכוכית אינם משפיעים על המורפולוגיה של המדגם וכתוצאה מכך.
  2. לטעון כמות מסוימת (הכמות לא נשלט במשך כל הזמן, אבל הוא בדרך כלל גדול יותר מ 2.7 ל כדי להבטיח את תהליך חיתוך עוקבות) של TOCN-SBR מעורב סול או TOCN-טיו2 סול מעורב לתוך PP צינורות חרוזי זכוכית המכילה.
  3. הסר בזהירות את הבועות שנוצרו ייתכן במהלך הטעינה סול. לשמור את צינורות PP המכיל לעיל מעורבים sol ב 4 מעלות צלזיוס למשך הלילה לפני השימוש.
  4. לצרף את צינורות PP המכיל לעיל מעורבים sols למכונה טבילה המשמש עבור לקפוא חד כיווני. קבע את הפרמטרים הרלוונטיים ולהתחיל טובלים את הצינור PP לתוך טנק המכילה חנקן נוזלי (-196 מעלות צלזיוס) במהירות קבועה של 20 ס מ ה-1.
  5. לחתוך את החלק צינור PP עם מסור, לפצח את TOCN-SBR קפוא מעורבבות סול חלק בכמה קטעים.
  6. ההקפאה יבש מקטעים אלה עם מכונה להקפיא ייבוש-10 ° C עבור יום אחד, ואז ב-5 מעלות צלזיוס ליום 1, ולבסוף ב-0 מעלות צלזיוס עבור יום אחד. MHM-TOCN/SBR של MHM-TOCN/TiO2 התקבלו כמו הפסלים הלבנים.

7. הכנת Microhoneycomb המונולית מהסרט TOCN-SOCF מעורב סול (מסומן MHM-TOCN/SOCF)

  1. לטעון את צינור פוליפרופילן (PP) עם (הקוטר הפנימי של 13 מ מ), של הקוטר החיצוני של 15 מ מ, באורך של 150 מ מ עם חרוזי זכוכית, מילוי 5 ס מ בחלק התחתון של הצינור.
  2. לטעון כמות מסוימת (הכמות לא נשלט במשך כל הזמן, אבל הוא בדרך כלל גדול יותר מ 2.7 ל כדי להבטיח את תהליך חיתוך עוקבות) של TOCN-SOCF מעורב סול לתוך הצינור PP לעיל המכיל חרוזי זכוכית.
  3. הסר בזהירות את הבועות שנוצרו ייתכן במהלך הטעינה סול. לשמור את הצינור PP המכיל לעיל מעורבים sol ב 4 מעלות צלזיוס למשך הלילה לפני השימוש.
  4. לצרף את הצינור PP המכיל לעיל מעורבים סול אל המכונה טבילה המשמש עבור לקפוא חד כיווני. קבע את הפרמטרים הרלוונטיים ולהתחיל טובלים את הצינור PP לתוך טנק המכילה חנקן נוזלי (-196 מעלות צלזיוס) במהירות קבועה של 20 ס מ ה-1.
  5. לחתוך את החלק צינור PP עם מסור, לפצח את החלק הקפוא של סול TOCN-SOCF מספר חלקים. ההקפאה יבש מקטעים אלה עם מכונה להקפיא ייבוש-10 ° C עבור יום אחד, ואז ב-5 מעלות צלזיוס ליום 1, ולבסוף ב-0 מעלות צלזיוס עבור יום אחד. MHM-TOCN/SOCF היה מתקבל בתור מונולית לבן-אפור.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מורפולוגיות לתפקידים שונים של MHM-TOCN לאורך הכיוון של הקפאה חד כיווני חקירה, באיור 2. עם המיקום להיות רחוק יותר בחלק התחתון של MHM-TOCN, התגלה שינוי הדרגתי מורפולוגיה (איור 2, דיון). על ידי הצגת רכיב שני לתוך סול TOCN לטופס של סול תערובת הומוגנית, זה אפשרי להכין סוגים שונים של MHMs ללא הפרדות צבע. לדוגמה, MHMs ללא הפרדות צבע כולל SBR (איור 3 א), TiO2 (איור 3b), או אפילו סיב פחמן (איור 4) מוכנות.

Figure 1
איור 1: סכימטי של הכנת MHM-TOCN על-ידי גישה להקפיא ייבוש חד כיווני. הקפאת חד-כיוונית מבוצעת עם מכונה וטבלו המוצג בפינה השמאלית. לאחר הקפאה חד כיווני, ליופיליזציה בוצע עם freeze-drier להניב MHM-TOCN. דמות זו שונתה מפן, זי-Z. et al. 13. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: אפיוני מורפולוגי של עמדות שונות של MHM-TOCN. () מפרטים טכניים עם סימני תיוג של עמדות שונות של MHM-TOCN. (בה) תמונות SEM של חתך הרוחב של MHM-TOCN עם מרחק לתחתית (הקצה) של MHM-TOCN של 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ס מ, בהתאמה. (אני) SEM תמונה של המקטע האורך של MHM-TOCN. שימו לב כי בניסוי UDF טיפוסי, חרוזי זכוכית משמשים תמיד למלא 5 ס מ בחלק התחתון של צינור PP לפני טעינת של דג סול הקפאת חד כיווני, כך גדל מדומים יציב של גבישי קרח יכולה להיות מושגת. עם זאת, פה, סול TOCN ישירות מולא לתוך הצינור PP ללא יטפטף חרוזי זכוכית קודם ללמוד את אפקט המרחק יש מעורבים בתהליך ההקפאה חד כיווני. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: אפיוני מורפולוגי בהדפסות MHM שני. ( ו- b) להציג את תמונות SEM חתך צלב של MHM-TOCN/SBR (א) ו- (ב) MHM-TOCN/TiO2, בהתאמה. כניסות הימנית העליונה בתוך (א) ו- (ב) הם תמונות אופטי של MHM-TOCN/SBR MHM-TOCN/TiO2, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: צילום במיקרוסקופ של MHM-TOCN/SOCF. התמונה מציגה את מבנה הרומן עם SOCF חיבור הקירות microhoneycomb הסמוכים, ויש שיבוץ בתוך התמונה תמונה אופטי של MHM-TOCN/SOCF.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

השלב הקריטי ביותר להשגת את MHMs הוא הצעד מקפיא חד כיווני, במהלך מים עפור יוצרים גבישי קרח טורי ולדחוף את dispersoid הצידה כדי ליצור את המסגרת. תהליך ההקפאה חד כיווני בעיקרון כרוך העברה תרמית בין סול מבשר את הקירור. ההתקנה שלנו, מכונת וטבלו שימשה להוספת צינור PP המכיל של סול קודמן לתוך הקירור (חנקן נוזלי) עם מהירות קבועה. מאז ממשיך חנקן נוזלי מתאדים כל הזמן, הדרגתי טמפרטורת fluctuant נוצר מעל רמת חנקן נוזלי. לפני נגיעה רמת חנקן נוזלי, הצינור PP חוותה באופן בלתי נמנע חילוף חום עם האוויר הקר מעל רמת חנקן נוזלי, אשר גרמה התנודות בטמפרטורה של החלק התחתון של צינור PP. יתרה מזאת, ביצירת מגע רמת חנקן נוזלי, הטמפרטורה של החלק התחתון של צינור PP מיד ירד ל טמפרטורה קרוב לזה של החנקן הנוזלי (-196 מעלות צלזיוס), ואת החלק הסמוך גם במהירות התקררה עד הטמפרטורה של חנקן נוזלי . זה לא היה עד מעמד מסוים כי החום קבוע psudo להעביר את זה קשורה למקום לקיחת התחיל מקפיא חד כיווני. לאחר הקפאה, נסדקה את הצינור PP למקטעים עבור ליופיליזציה. הסעיפים מיד הועברו לבאר קר כמו קרח נוטה להפשיר, אשר יגרום מורפולוגיה הידרדרות של הדגימות וכתוצאה מכך. בנוסף, תהליך להקפיא ייבוש בקפידה בוצע בטמפרטורה כי הוא מתחת 0 ° C כדי למנוע את הפשרתו של קרח. הבחנו עמדות שונות של MHM-TOCN מעל התחתון שלה, כפי מתוארת באיור2 א. עמדות (בה) כי הם 1-7 ס מ מן התחתון נצפו עם SEM, מוצגים בו דמות 2b-h. המיקום (ב') כי הוא 1 ס מ מעל מלמטה יש של מורפולוגיה אוריינטציה לעבר מרכז הנפח (איור 2b). זה דומה לזה של המונולית מקריסטלים של קירור מים עמוקים13, אשר מערבת את חילוף חום דומיננטי לאורך המטוס הבזליים. מיקום זה הוא 2 ס מ מן החלק התחתון, הושג מורפולוגיה דמוי חלת דבש טוב מיושר (איור 2 c-h), מציג את הצמיחה חד כיווני של גבישי קרח לאורך כיוון אורך הצינור PP. יצוין כי הגודל של microhoneycomb חוו גידול ברור מעמדת (ג) עד (ד), המשיך קבועה לאחר מכן. זה המיוחס את אפקט המרחק, אשר נמצא בעמדה נמוכה יותר כמו מיקום (ג), הדרגתי בטמפרטורה גבוהה יותר ומהירות גבוהה יותר גוברת של גבישי קרח17 היו מעורבים, ובכך מוביל גבישי קרח קטנים. עם זאת, ומעמדות גבוה יותר כגון מיקום (d), השפעת המרחק אינו מוחל, ו מעבר הצבע החום הפך יציב יחסית, ובכך מוביל בגודל קבוע ערוץ 10 μm. גודל ערוץ MHM-TOCN תתאים לפי מהירות הטבילה של הצינור PP, אבל המורפולוגיה microhoneycomb נשמר13. גודל ערוץ יכול להיות מכוון בטווח של 10 עד ~ 200 μm13, גדול יותר או גודל ערוץ קטן יותר יכולה להיות מושגת רק עם עיצוב מיוחד. איור 2i נותן המורפולוגיה של MHM-TOCN לאורך המקטע האורך, מראה אופי MHM-TOCN חודר unidirectionally. זה שונה באופן משמעותי המבנים נקבובי תלת-ממדי שהושג המקרר-הקפאה18 או חנקן נוזלי שכבתה19.

היתרון הגדול ביותר של המתודולוגיה שלנו הוא צדדיות שלה בשליטה על ההרכב של המונולית וכתוצאה מכך. מצאנו כי TOCNs יש נטייה חזקה לכיוון ויוצרים מבנה MHM דרך התהליך UDF. פשוט על-ידי הכנת מגוון של תערובת סול, סדרה של MHMs ללא הפרדות צבע יכולה להיות מושגת. הראו לנו דוגמאות רבות הדוח הקודם שלנו13. דוגמה אופיינית היא השילוב עם פולימר מסיסים במים, אנו מציגים עוד דוגמה-SBR כאן, כפי שמוצג באיור 3 א. סוגים אלה של MHMs ללא הפרדות צבע יש קיר חלק microhoneycomb, מציג את התפלגות אחידה של הרכיבים כלולים. עוד, יש לנו אישר כי MHM-TOCN יכול לשמש כתומך עבור חלקיקים, כפי שמוצג באיור 3b. סול קודמן תערובת של TOCNs, TiO2 חלקיקים הניב של MHM ומסודרת עם טיו2 חלקיקים הקפדה על פני הקירות microhomeycomb. זה ניתן להרחיב הלאה כדי להכין MHMs תפקודית כולל מגוון רחב של חלקיקים.

לבסוף, המתודולוגיה שלנו יכול להאריך עוד יותר עבור קונסטרוקציות הרומן עם בתיוג בתוך microchannels. מצאנו כי על ידי הצגת של משטח מחומצן סיב פחמן (SOCF) ב סול קודמן, MHM משולב עם SOCFs גישור הקירות microhoneycomb השכנות הושג בסופו של דבר באמצעות תהליך UDF (איור 4). למרות עלייה נוספת של סכום SOCF מפריע הגידול psudosteady של גבישי קרח, שמוביל MHM, נוכח התוצאה הוכיחה את הכדאיות של מתודולוגיה זו לשמש כדי לחקור מבנים חדשניים. ברגע מבנה צפוף עם קשיחות מסוימת מושגת, ניתן לתאר מגוון רחב של יישומים כגון אחסון אנרגיה עבור חומרים אלה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי הלאומי בסיסי מחקר תוכנית של סין (2014CB932400), הלאומי מדעי הטבע קרן של סין (' קט ' 51525204 ו- U1607206) פרוייקט מחקר בסיסי שנג'ן (מס ' JCYJ20150529164918735). בנוסף, ברצוננו להודות בע מ Daicel-Allnex, JSR ושות' פוליאוריתנים המספקת בחביבות, קצף טבעי, בהתאמה.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics