Progrés de la recerca i perspectives de la cel·lulosa funcional

La investigació sobre la cel·lulosa funcional ha fet un avenç significatiu en els darrers anys, impulsada per la creixent demanda de materials sostenibles i renovables en diverses indústries. La cel·lulosa funcional es refereix a derivats de cel·lulosa o cel·lulosa modificada amb propietats i funcionalitats adaptades més enllà de la seva forma nativa. Aquests són alguns dels progrés clau de la investigació i les perspectives de la cel·lulosa funcional:

1. Aplicacions biomèdiques: s'estan explorant derivats funcionals de la cel·lulosa, com la carboximetil cel·lulosa (CMC), la hidroxipropilcel·lulosa (HPC) i els nanocristalls de cel·lulosa (CNC), per a diverses aplicacions biomèdiques. Aquests inclouen sistemes d'administració de fàrmacs, apòsits per ferides, bastides d'enginyeria de teixits i biosensors. La biocompatibilitat, la biodegradabilitat i les propietats ajustables de la cel·lulosa la converteixen en un candidat atractiu per a aquestes aplicacions.
2. Materials basats en nanocel·lulosa: la nanocel·lulosa, inclosos els nanocristalls de cel·lulosa (CNC) i les nanofibrils de cel·lulosa (CNF), ha obtingut un interès important a causa de les seves propietats mecàniques excepcionals, la seva elevada relació d'aspecte i la seva gran superfície. La investigació se centra a utilitzar la nanocel·lulosa com a reforç en materials compostos, pel·lícules, membranes i aerogels per a aplicacions en envasos, filtració, electrònica i materials estructurals.
3. Materials intel·ligents i sensibles: la funcionalització de la cel·lulosa amb polímers o molècules sensibles als estímuls permet el desenvolupament de materials intel·ligents que responen a estímuls externs com el pH, la temperatura, la humitat o la llum. Aquests materials troben aplicacions en sistemes de lliurament, detecció, accionament i alliberament controlat de fàrmacs.
4. Modificació de la superfície: s'estan explorant tècniques de modificació de la superfície per adaptar les propietats superficials de la cel·lulosa per a aplicacions específiques. L'empelt superficial, la modificació química i el recobriment amb molècules funcionals permeten la introducció de les funcionalitats desitjades com la hidrofobicitat, les propietats antimicrobianes o l'adhesió.
5. Additius i farcits verds: els derivats de la cel·lulosa s'utilitzen cada cop més com a additius i farcits verds en diverses indústries per substituir els materials sintètics i no renovables. En els compostos polimèrics, els farcits a base de cel·lulosa milloren les propietats mecàniques, redueixen el pes i milloren la sostenibilitat. També s'utilitzen com a modificadors de la reologia, espessidors i estabilitzadors en pintures, recobriments, adhesius i productes de cura personal.
6. Reparació ambiental: s'estan investigant materials de cel·lulosa funcional per a aplicacions de remediació ambiental, com ara la purificació d'aigua, l'adsorció de contaminants i la neteja de vessaments de petroli. Els adsorbents i les membranes a base de cel·lulosa són prometedors per eliminar metalls pesants, colorants i contaminants orgànics de fonts d'aigua contaminades.
7. Emmagatzematge i conversió d'energia: s'exploren els materials derivats de la cel·lulosa per a aplicacions d'emmagatzematge i conversió d'energia, inclosos supercondensadors, bateries i piles de combustible. Els elèctrodes, separadors i electròlits basats en nanocel·lulosa ofereixen avantatges com ara una gran superfície, porositat ajustable i sostenibilitat ambiental.
8. Fabricació digital i additiva: els materials de cel·lulosa funcional s'estan utilitzant en tècniques de fabricació digital i additiva, com ara la impressió 3D i la impressió d'injecció de tinta. Les biotintes i els materials imprimibles a base de cel·lulosa permeten la fabricació d'estructures complexes i dispositius funcionals amb aplicacions biomèdiques, electròniques i mecàniques.

la investigació sobre cel·lulosa funcional continua avançant, impulsada per la recerca de materials sostenibles, biocompatibles i multifuncionals en diversos camps. S'espera que la col·laboració continuada entre el món acadèmic, la indústria i les agències governamentals acceleri el desenvolupament i la comercialització de productes i tecnologies innovadores basades en cel·lulosa en els propers anys.