Fabrication of highly aligned and integrated cellulose nanofibers by electrospinning

通过静电纺丝制造高度排列和集成的纤维素纳米纤维

• 批准号: 21K04686
• 负责人: 藤田 聡
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04686/
• 关键词: ナノファイバー; セルロースナノファイバー; エレクトロスピニング; 生分解性; 海洋分解性; PHBH; ポリエチレンオキシド; 配向性

セルロースナノファイバー(CNF)は次世代材料として期待されているが，疎水性の高い高分子樹脂中ではうまく配向を制御させることが困難であり，産業利用の障害となっている。そこで本研究では，エレクトロスピニング法を用いたボトムアップアプローチによるCNFの精密配向・集積化技術を提案する。本技術は生分解性薄層プラスチックシートの開発につながり，石油社会から持続的社会への転換に向けた革新的な産業技術となりうる。本年度は，生分解性ポリエステルへの応用を検討した。エレクトロスピニング法を利用して，基材となるポリ(3-ヒドロキシ酪酸-3-ヒドロキシヘキサン酸)共重合体（PHBH)の中にCNFを繊維軸方向に精密に配向させて包埋し，PHBHナノファイバー芯部にCNFを封入することでCNFのバンドル化を促進することを検討した。PHBH溶液とCNF水懸濁液を混合することで，CNF粒子により安定化したピッカリングエマルションが得られる。これのエレクトロスピニングをおこなうことで，CNFを２～6%含むPHBH/CNFナノファイバーシートを作成することに成功した。作成したPHBH/CNFナノファイバーシートの引張試験の結果，わずかなCNF添加量でPEOナノファイバーの機械的強度が著しく向上することが示された。またFTIR，DSC測定からは，内部に包埋されたCNF同士の相互作用が示された。これよりシートの強度の向上はCNFのバンドル化の寄与と考えられた。またTEM観察からも，PHBH/CNF微細繊維の軸方向に沿ってバンドル化したCNFが伸展して存在していることがわかった。以上より，エレクトロスピニング法を用いることで，PHBH微細繊維内部でCNFを配向・集積化できることが示された。さらに海水中での分解試験を実施し，作製したシートが海洋分解性を有することを示した。

纤维素纳米纤维（CNF）有望成为下一代材料，但在高疏水性聚合物树脂中很难正确控制其取向，这是其工业应用的障碍。因此，在本研究中，我们提出了一种使用静电纺丝自下而上方法精确对齐和集成 CNF 的技术。该技术将促进可生物降解薄层塑料片材的发展，并可能成为从石油社会向可持续社会过渡的创新工业技术。今年，我们研究了可生物降解聚酯的应用。使用静电纺丝方法，CNF 在纤维轴方向上精确取向，并嵌入作为基础材料的聚（3-羟基丁酸-3-羟基己酸）共聚物（PHBH）中，我们研究了通过将 CNF 封装在纳米纤维芯中来促进 CNF 集束。 。通过将PHBH溶液和CNF水悬浮液混合，可以获得由CNF颗粒稳定的Pickering乳液。通过静电纺丝，我们成功制造出含有 2% 至 6% CNF 的 PHBH/CNF 纳米纤维片。对所制备的PHBH/CNF纳米纤维片材的拉伸测试结果表明，添加少量CNF后PEO纳米纤维的机械强度得到显着提高。此外，FTIR 和 DSC 测量显示嵌入内部的 CNF 之间存在相互作用。这表明片材强度的提高是由于CNF的集束所致。 TEM观察还表明，存在沿着PHBH/CNF微纤维的轴向延伸的成束的CNF。上述结果表明，通过静电纺丝，CNF 可以在 PHBH 微纤维内部定向和集成。此外，进行了海水中的分解测试，结果表明所制造的片材在海洋中是可降解的。

项目成果

ポリマーブレンド溶液のエレクトロスピニング挙動に関する検討

聚合物共混溶液静电纺丝行为研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 浅野 成美;末 信一朗;藤田 聡
• 通讯作者: 藤田 聡

Bundling of Cellulose Nanofibers in PEO Matrix by Aqueous Electrospinning

通过水基静电纺丝在 PEO 基质中捆绑纤维素纳米纤维

• DOI: 10.2115/fiberst.2021-0024
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Fiber Science and Technology
• 影响因子: 0.6
• 作者: Yamagata Miyu;Uematsu Hideyuki;Maeda Yasushi;Suye Shin-ichiro;Fujita Satoshi
• 通讯作者: Fujita Satoshi

Control of Cell Migration by Using Nanofibers Geometry Towards Inhibition of Metastasis

利用纳米纤维几何形状控制细胞迁移以抑制转移

• 发表时间: 2021
• 作者: W.-Y. Huang;S. Suye;S. Fujita
• 通讯作者: S. Fujita

Seawater-degradable, tough, and fully bio-derived nonwoven polyester fibres reinforced with mechanically defibrated cellulose nanofibres

• DOI: 10.1039/d2en00441k
• 发表时间: 2022
• 期刊: Environmental Science: Nano
• 作者: Miyu Yamagata;Yoshiyasu Nagakawa;M. Irie;S. Suye;Satoshi Fujita

複合繊維、その製造方法、および繊維製品

复合纤维、其制造方法以及纺织产品

• 发表时间: 2021