Наноцеллюлоза — материал, представляющий собой набор наноразмерных волокон целлюлозы с высоким отношением сторон(длины к ширине). Типичная ширина такого волокна — 5–20 нм, а продольный размер варьируется от 10 нм до нескольких микрон. Материал обладает свойством псевдопластичности, т.е. является вязким при обычных условиях и ведёт себя как жидкость при физическом взаимодействии(тряске, взбалтывании и т.п.). Его удивительные свойства позволяют создавать на его основе сверхлёгкие и сверхпрочные материалы, такие, например, как аэрогель(eng).

В настоящий момент волокна наноцеллюлозы выделяют из древесного волокна путём гомогенизации под высоким давлением (High Pressure Homogenization), достаточно дорогим технологическим процессом, требующим больших затрат энергии.

Сложность производства является одним из основных сдерживающих факторов распространения этого материала.

Но прогресс не стоит на месте. На днях, доктор Малькольм Браун, профессор из Университета Техаса, представил свой революционный способ «выращивания», который, по его мнению, является ни много ни мало «одним из самых важных открытий в биологии растений».

Предметом исследования доктора Брауна было семейство бактерий чайный гриб(Kombucha tea), которое способно производить наноцеллюлозу в культурной среде. Но, для производства таким способом в промышленных масштабах, потребовалось бы огромное количество сахара, питательных веществ а так же бродильные чаны. Метод же профессора гораздо более эффективен и экологически чист. Единственное, что для него нужно — это вода, солнечный свет и водоросли.

Учёный «внедрил» выделенные из ацетобактерий гены в сине-зелёные водоросли, заставив их производить наноцеллюлозу. Потенциально, такой способ позволит создавать целые органические заводы по производству материала в промышленных масштабах.

Если мы сможем совершить последний шаг, мы произведем самый значимый переворот в сельском хозяйстве. Появятся фермы, производящие наноцеллюлозу — в больших количествах и недорого. Она может стать сырьём для постоянного производства биотоплива и многих других продуктов.

Кроме того, данные водоросли поглощают углекислый газ, связанный с глобальным потеплением.

Ресурс Gizmodo составил список самых интересных потенциальных применений перспективного материала:

Армейская броня

Благодаря тому, что наноцеллюлоза состоит из плотно упакованного массива игловидных кристаллов, она невероятно прочна. На самом деле, она имеет отношение прочность/вес в 8 раз большее, чем нержавеющая сталь, что позволяет создавать из неё лёгкие и прочные бронежилеты.

Рис. 1.

Супергибкие экраны

Наноцеллюлоза — прозрачный, гибкий и прочный материал, поэтому может быть использована как замена пластику или стеклу. Компания Pioneer уже изучает его в своих исследованиях по созданию супертонких и гибких экранов.

Рис. 2.

Фильтры

Структура наноцеллюлозы напоминает графен, поэтому так же может быть использована для создания разного рода фильтров. Подобные фильтры, возможно, смогут делать морскую воду пригодной для питья или удалять вредные вещества из сигаретного дыма.

Рис. 3.

Гибкие батареи

Замените толстые и жёсткие разделители внутри батарей гибкими аналогами из наноцеллюлозы. Сделайте оболочку из графена — и мы получим гибкие батареи, о которых так мечтаем.

Рис. 4.

Ультраабсорбирующие аэрогели

Из-за своей лёгкости и прочности, наноцеллюлоза может быть использована для создания пены, которая может выдержать до 10,000 больше собственного веса. Которая, как результат, является пористой и супер-абсорбирующей. Это можно использовать, например, для создания медицинских повязок.

Рис. 5.

Невероятно энергоэффективные автомобили

Компания Ford считает, что возможно использовать новый материал для создания различных частей автомобиля — от деталей кузова до обшивки салона, тем самым доведя его вес до 400 кг.

Рис. 6.

Биотопливо

Возможно усовершенствование процесса, заставив водоросли помимо наноцеллюлозы производить ещё и биотопливо, путём «подстройки» ДНК.

Рис. 7.