Milfulls de cel·lulosa, flexible i multifuncional

Un equip de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB) del CSIC ha desenvolupat un nou concepte de nanomaterials funcionals. Es tracta de multilaminats, una mena de milfulls en el qual les capes són làmines flexibles de cel·lulosa fortament lligades entre si, cadascuna d’elles incorporant un tipus diferent de nanopartícula funcional. Aquest multilaminat pot ser molt prim. Per exemple, el gruix d'un milfulls format per quatre capes és només la meitat del gruix d'un full de paper estàndar.

Representació gràfica del laminat multifuncional (ICMAB-CSIC).Cada vegada més, hi ha una creixent demanda industrial de nanocompostos flexibles i alhora resistents que responguin a un estímul extern (llum, camp magnètic, ...) i que permetin controlar la quantitat de nanopartícules incorporades, les seves propietats i la seva distribució dins de l'estructura del material.

Un equip de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB) del CSIC, dirigit per la investigadora Anna Roig, ha desenvolupat un nou concepte per a aquest tipus de nanocompostos. Es tracta d'multilaminats funcionals formats per capes flexibles de cel·lulosa bacteriana fortament lligades entre si que incorporen nanopartícules amb diferents funcionalitats

La cel·lulosa s'obté de cultius bacterians de Komagataeibacter xylinus (K. xylinus), una de les espècies de bacteris més eficients per a aquesta tasca. Dispersos en un mitjà de cultiu aquós que conté glucoses, els bacteris produeixen nanofibres de cel·lulosa entreteixida formant un film continu.

Un cop formada la capa de cel·lulosa ultra pura, els investigadors fixen  nanopartícules a les seves fibres. Cada tipus de partícula, de mida nanomètrica, proporciona a la nanocelulosa una funció específica. En el treball experimental, els resultats s'han publicat a la revista Nanoscale Horizons, els científics han incorporat dos metalls (or i plata) i dos semiconductors (òxid de titani i òxid de ferro).

El concepte 'milfulls' de nanocelulosa àmplia notablement les possibilitats d'integrar diferents nanotecnologies en un sol material; es pot dissenyar pràcticament

a la carta

Quan dos d'aquests films s'assequen estant en contacte formen una sola capa més gruixuda però també flexible que pot adaptar-se a diferents geometries i que incorpora les diferents funcionalitats. Entre els biopolímers renovables, la cel·lulosa mereix una consideració especial ja que és el més abundant. La cel·lulosa flexible i porosa facilita la interacció de les nanopartícules amb l'entorn, el seu maneig i reciclatge.

El concepte 'milfulls' de nanocelulosa àmplia notablement les possibilitats d'integrar diferents nanotecnologies en un sol material. El laminat es pot dissenyar a voluntat, afegint capes o nanopartícules, pràcticament a la carta. Aquest nou material podria tenir aplicacions per a sensors o dispositius nanoestructurats actuats a distància.

Aquest treball s'ha realitzat amb la  col·laboració del Department de Tecnologia de Fibres i Polimers del Royal Institute of Technology d'Estocolm en la caracterització de les propietats mecàniques de multilaminati el Grup de Teoria i Simulació de l'ICMAB que ha pogut modelar les interaccions entre les nanofibres de cel·lulosa.

Article de referència:

Nanocellulose films with multiple functional nanoparticles in confined spatial distribution Soledad Roig-Sanchez, Erik Jungstedt, Irene Anton-Sales, David C. Malaspina, Jordi Faraudo, Lars Berglund, Anna Laromaine and Anna Roig. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/nh/c8nh00310f#!divAbstract