Обзор современных исследований целлюлозных вискеров, их свойств и применения в области нанокомпозитов

Многие животные и растения синтезируют внеклеточные высокоэффективные каркасные биокомпозиты, состоящие из матрицы, армированной волокнистыми биополимерами. Целлюлоза — самый распространённый в природе, возобновляемый и биоразлагаемый полимер — представляет собой классический пример такого армирующего компонента. Она присутствует в виде вискероподобных микрофибрилл, которые непрерывно синтезируются и откладываются. Во многих случаях такой биогенез приводит к образованию кристаллических микрофибрилл, практически лишённых дефектов, благодаря чему их осевые физические свойства приближаются к свойствам идеальных кристаллов. Этот относительно «примитивный» полимер можно использовать для создания высокоэффективных нанокомпозитов с выдающимися характеристиками. Армирующая способность целлюлозы обусловлена её химической природой и иерархической структурой. Водные суспензии кристаллитов целлюлозы получают кислотным гидролизом целлюлозы. Цель такой обработки — растворить участки с низкой латеральной упорядоченностью, чтобы нерастворимый в воде высококристаллический остаток можно было превратить в стабильную суспензию посредством последующего интенсивного механического сдвигового воздействия. В течение последнего десятилетия многочисленные исследования были посвящены созданию биокомпозитов по аналогии с природными путём смешивания целлюлозных вискеров из различных источников с полимерными матрицами.