Nanoteknologian sovellukset selluloosapohjaisissa materiaaleissa

Abstract

Opinnäytetyö on kirjallisuuskatsaus nanoteknologiasta ja sen sovelluksista selluloosapohjaisissa materiaaleissa. Työn tavoitteena oli tarkastella nanoteknologiaan liittyviä käsitteitä ja selvittää, miten selluloosasta valmistetaan nanoteknologinen sovellus. Työssä tarkasteltiin nanoselluloosan käyttökohteita, uusia sovellusalueita sekä niiden ominaisuuksia ja tulevaisuuden näkymiä. Opinnäytetyö yhdistää nanoteknologian ja nanoselluloosan poikkitieteelliset aihealueet yhdeksi kokonaisuudeksi.

Nanoteknologiaa hyödynnetään laajasti eri sovelluksissa monilla tieteen ja teollisuuden aloilla. Nanoteknologiassa nanomittakaava määritetään 1–100 nanometrin kokoiseksi. Selluloosan jatkojalostus nanoselluloosaksi muuttaa materiaalin koon ja ominaisuudet uudenlaisiksi. Pieni koko vaikuttaa merkittävästi materiaalin ominaisuuksiin. Nanoselluloosan tärkeimpiin ominaisuuksiin kuuluvat koon lisäksi lujuus, bioyhteensopivuus ja kierrätettävyys.

Tutkimus- ja pohdintaosioissa tarkasteltiin nanoteknologiaa ja nanoselluloosaa hyödyntävien käyttökohteiden ominaisuuksia ja mahdollisuuksia. Havaittiin, että nanoselluloosaa käytetään erityisesti lääketieteessä, terveydenhuollossa ja ympäristöteknologiassa. Nanoselluloosan rakenteet ovat muokattavissa ja sovellettavissa moniin eri käyttötarkoituksiin. Sovellukset hyötyvät kierrätettävyydestä, luonnonmukaisesta alkuperästä sekä bioyhteensopivuudesta. Lisäksi tutkittiin erilaisten tuotantoprosessien vaikutusta nanoselluloosan käyttökelpoisuuteen teollisessa mittakaavassa.

Yhteenvetona todetaan, että nanoteknologia on kasvattanut asemaansa jatkuvasti tutkimus- ja kehitystyössä viimeisten vuosikymmenten aikana. Teknologian ja tieteen kehitys edistää nanosovellusten kehittämistä. Nanoselluloosapohjaisille sovelluksille on suurta kysyntää, koska nanomittakaavan erityiset ominaisuudet mahdollistavat soveltamisen moniin erilaisiin käyttökohteisiin. Kasvavaan kysyntään vastataan kehittämällä uusia sovelluksia, sillä materiaaleilta vaaditaan monipuolisuutta, parannettua suorituskykyä sekä kestäviä ja tehokkaita ratkaisuja.

This thesis was implemented as a literature review, exploring the application possibilities of nanotechnology in cellulose-based materials. The goal was to determine concepts of nanotechnology and investigate the further processing of cellulose into nanocellulose. The thesis primarily delved into exploring the applications, newfound properties, and future potential of nanocellulose.

Nanotechnology is utilized in various applications across multiple scientific and industrial fields. The nanoscale is defined as 1–100 nanometers in size. The nanotechnological processing of cellulose significantly alters the materials' size and properties enabling the production of new applications. In fields like medicine, healthcare, and environmental technology, nanocellulose-based materials have diverse applications.

Nanocellulose can be used in various applications. The conclusion section high-lights the properties of nanocellulose, such as recyclability, natural origin, biocompatibility, and modifiability, which contribute to its benefits for the applications. Additionally, prospects and the challenges in industrial production were contemplated. It was concluded that nanotechnology as a field had grown and evolved over the past decades. In the market, there is demand for nanocellulosebased applications, and new applications emerge due to developments in science and technology.