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Última actualizaciónMié, 13 Ene 2021 10am

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Milhojas de nanocelulosa, flexible y multifuncional

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona del CSIC, ha desarrollado un nuevo concepto de nanomateriales funcionales. Se trata de multilaminados, una especie de milhojas en el que las capas son láminas flexibles de celulosa fuertemente ligadas entre sí, cada una incorporando un tipo distinto de nanopartícula funcional.  Además, este multilaminado puede ser muy delgado. Por ejemplo, el grosor de un milhojas formado por cuatro capas es solo la mitad del de una hoja de papel normal.

Representación gráfica del multilaminado con nanopartículas (ICMAB-CSIC).Cada vez más, hay una creciente demanda industrial de nanocompuestos flexibles y a la vez resistentes que respondan a un estímulo externo (luz, campo magnético,…) y que permitan controlar la cantidad de  nanopartículas incorporadas, sus propiedades y su distribución dentro de la estructura del material.

Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB) del CSIC, dirigido por la investigadora Anna Roig, ha desarrollado un nuevo concepto para este tipo de nanocompuestos. Se trata de multilaminados funcionales formados por capas flexibles de celulosa bacteriana fuertemente ligadas entre sí que incorporan nanopartículas con distintas funcionalidades  

La celulosa se obtiene de cultivos bacterianos de Komagataeibacter xylinus (K. xylinus), una de las especies de bacterias más eficientes para esta tarea. Dispersas en un medio de cultivo acuoso que contiene glucosas, las bacterias producen nanofibras de celulosa entretejida formando un film continuo.

Una vez formada la capa de celulosa ultra pura, los investigadores anclan nanopartículas a sus fibras. Cada tipo de partícula, de tamaño nanométrico, proporciona a la nanocelulosa una función específica. En el trabajo experimental, cuyos resultados se han publicado en la revista Nanoscale Horizons, los científicos han incorporado dos metales (oro y plata) y dos semiconductores (óxido de titanio y óxido de hierro).

El concepto ‘milhojas’ de nanocelulosa amplia notablemente las posibilidades de integrar varias nanotecnologías en un material; se puede diseñar prácticamente

a la carta

Cuando dos de estos films se secan estando en contacto forman una sola capa más gruesa pero también flexible que puede adaptarse a diferentes geometrías y que incorpora las diferentes funcionalidades. Entre los biopolímeros renovables, la celulosa merece una consideración especial ya que es el más abundante. La celulosa flexible y porosa facilita la interacción de las nanopartículas con el entorno, su manejo y reciclaje.

El concepto ‘milhojas’ de nanocelulosa amplia notablemente las posibilidades de integrar diferentes nanotecnologías en un solo material. El laminado se puede diseñar a voluntad, añadiendo capas o nanopartículas, prácticamente a la carta. Este nuevo material podría tener aplicaciones para sensores o dispositivos nanoestructurados actuados a distancia.

Este trabajo se ha realizado en colaboración con el Department of Fiber and Polymer Technology del Royal Institute of Technology de Estocolmo en la caracterización de las propiedades mecánicas de multilaminado y el Grupo de Teoria y Simulación del ICMAB que ha podido modelar las interacciones entre las nanofibras de celulosa.

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