配向セルロースナノファイバーを内包する伸縮性の高引張強度エアロゲル

可拉伸高拉伸强度气凝胶封装定向纤维素纳米纤维

基本信息

批准号：
19F19100
负责人：
齋藤継之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

We have discovered a new, facile, scalable and controllable method to get cellulose nanofibril colloids at any concentrations, using controlled condensation method. All of the condensed CNF materials are highly homogeneous. Further gelation of the condensed CNF hydrogels by protonation (H+) or coordination (Al3+) affords a series of transparent and strong hydrogels with water content of 70-90%, which exhibit tensile strength and modulus more than 9 MPa and 480 MPa, respectively. The water content, strength and modulus are very close or even superior to those of muscles and cartilages and would very promising in the biomedical applications. When dried by supercritical method, we obtained a series of CNF aerogels which is stretchable over 20%, with tensile strength and modulus reach 8 MPa and 100 MPa, respectively, yet still possess very low thermal conductivity at 19.3 mW/mK. Our aerogels, both strong and super-insulating, set a new region in the Ashby plots regarding strength and thermal conductivity.We have submitted a patent regarding this project. The related manuscript is now under construction, and will submit to several major journals in materials science.

我们发现了一种新的、简便的、可扩展的和可控的方法，可以使用受控冷凝方法获得任何浓度的纤维素纳米原纤维胶体。所有凝聚的 CNF 材料都是高度均匀的。通过质子化（H+）或配位（Al3+）进一步凝胶化凝聚的CNF水凝胶，得到一系列含水量为70-90%的透明且坚固的水凝胶，其拉伸强度和模量分别超过9 MPa和480 MPa。其含水量、强度和模量非常接近甚至优于肌肉和软骨，在生物医学应用中非常有前景。通过超临界方法干燥，我们获得了一系列可拉伸超过20%的CNF气凝胶，拉伸强度和模量分别达到8 MPa和100 MPa，但仍然具有非常低的导热系数（19.3 mW/mK）。我们的气凝胶既坚固又超隔热，在阿什比图中的强度和导热率方面设定了一个新区域。我们已经提交了有关该项目的专利。相关手稿目前正在撰写中，将提交给材料科学领域的几家主要期刊。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

異方性を有する高濃度ゲル又は多孔性材料の製造方法

一种高浓度凝胶或各向异性多孔材料的制备方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Transparent and Superhydrophobic Aerogels via Surface Engineering of TEMPO-Oxidized Cellulose Nanofibers

通过 TEMPO 氧化纤维素纳米纤维的表面工程制备透明超疏水气凝胶

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zhifang Sun;Kazuho Daicho;Wataru Sakuma;Tsuguyuki Saito
通讯作者：
Tsuguyuki Saito

Controlled Condensation of Biopolymer Nanofibrils for High-Strength Soft Materials

用于高强度软材料的生物聚合物纳米原纤维的受控缩合

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Haney Samir,Paul Nyametease,Mohamed Elbadawy,Kentaro Nagaoka,Kazuaki Sasaki;Gen Watanbe;Haney SAMIR,Paul NYAMTEASE,Mohamed Elbadwey,Kentaro NAGAOKA,Kazuaki SASAKI,Gen Watanabe.;Zhifang Sun
通讯作者：
Zhifang Sun