Neuartige kristalline, sphärische Nanocellulose mit modifizierbaren Oberflächenfunktionalitäten
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem Projekt wurde neuartige isotrope kristalline Nanocellulose mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche hergestellt. Die Herstellung erfolgte durch heterogene Veresterung in Pyridin mit Säurechlorid der langkettigen Carbonsäuren, z. B. Stearoylchlorid, Lauroylchlorid und 10-Undecenoylchlorid. Der Reaktionsprozess wurde anhand der Veresterung mit Stearoylchlorid untersucht. Neben der Nanocellulose als Produkt wurden hauptsächlich Pyridiumchlorid, Ethylstearat sowie Cellulosestearoylester gefunden.Diese Produkte zusammen mit der geringen Ausbeute an isotroper Nanocellulose zeigen eine allmähliche Veresterung der Cellulose von außen nach innen und eine parallele Hydrolyse der Grundgerüst der Celluloseketten. Diese Nanocellulose mit den langkettigen Kohlenwasserstoffen an der Oberfläche, z. B. Stearoyl- und Lauroylketten, wurden ohne oder mit der Einführung von einer weiteren Cinnamoylgruppen als Membran durch Lösungsmittelguss gebildet. Diese Membranen sind senstiv gegenüber Temperaturänderungen und THF-Atmosphäre und können deshalb als Actuator eingesetzt werden. Darüber hinaus wurde die sphärische Nanocellulose mit 10-Undecenoylgruppen auf der Oberfläche mit Perfluoroverbindungen via Thiolen-Reaktion modifiziert. Die somit resultierende Nanocellulose konnte nach dem Lösungsmittelguss zur Fabrikation von Stimuli-sensitiven Membranen verwendet werden. Diese Membranen hatten auf einer Seite kleine Streifen mit der Dimensionen von Mikrometern und diese zeigten eine temperaturempfindliche Eigenschaft. Bei hoher Temperatur sind sie‚verschmolzen‘ und bei niedriger Temperatur, z. B. Raumtemperatur, wiedergebildet, laut der Messung mit Atomkraftmikroskop und Laser-Scanning-Mikroskop. Die Bildung und das Verschwinden dieser Streifen während einer Festkörperselbstorganisation führten zu Opazität/Transparenz sowie Doppelbrechung/homogener Struktur der Membrane, wodurch diese Materialien alspotentielle Wärme (Energie)speicher sowie zur temperaturgesteuerte Beleuchtung dienen können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2017) Thermoreversible Self-Assembly of Perfluorinated Core-Coronas Cellulose-Nanoparticles in Dry State. Adv Mater 29 (43)
Wang Y, Groszewicz PB, Rosenfeldt S, Schmidt H, Volkert CA, Vana P, Gutmann T, Buntkowsky G, Zhang K
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Helical Fibers via Evaporation-Driven Self-Assembly of Surface-Acylated Cellulose Nanowhiskers. Angewandte Chemie 130 (50):16561-16566
Liu H, Pang B, Garces R, Dervisoglu R, Chen L, Andreas L, Zhang K
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(2020) Self-Assembly of Surface-Acylated Cellulose Nanowhiskers and Graphene Oxide for Multiresponsive Janus-Like Films with Time-Dependent Dry-State Structures. Small:e2004922
Liu H, Pang B, Tang Q, Müller M, Zhang H, Dervisoglu R, Zhang K
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(2020) Synthesis of novel cellulose mixesters for transparent responsive films with switchable mechanical properties. Materials Today Communications 24:101015
Rühlicke S, Zhang K
