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Dai prodotti di scarto del legno, nasce la Cellulosa Nanocristallina

Un estratto del lavoro di ricerca finale del Corso di Nanotecnologie e materiali funzionali per il design – Politecnico di Milano.
Di Pierleone Loreti, Giuseppe Lo Cascio, Francesco Micheletto

Nanomateriale ecologico e versatile derivato da prodotti di scarto nella lavorazione del legno, la cellulosa nanocristallina (NCC) possiede eccezionali caratteristiche meccaniche di resistenza e forza elastica, simile a quella dell’alluminio.

Ha una rigidità comparabile a quella del Kevlar e superiore alla fibra di vetro, entrambe usate come rinforzo di materiali plastici, unitamente ad un’estrema leggerezza e proprietà ottiche di trasparenza, che hanno permesso recenti applicazioni come substrato per la realizzazione di celle solari organiche riciclabili.

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Le applicazioni spaziano dai materiali strutturali per automotive e aerospace, circuiti elettronici flessibili applicazioni nel packaging alimentare, nel biomedicale e fino alla sostituzione di vetri anti-proiettili e produzione di corazze di rinforzo .

Il seguente trattato è volto ad analizzare ed approfondire l’impiego della cellulosa in campo nanotecnologico, che negli ultimi anni ha portato considerevoli innovazioni sul piano applicativo. La cellulosa nanocristallina (o NCC) è un materiale derivato direttamente dalle fibre della cellulosa tramite idrolisi, che oltre a mantere le proprietà caratteristiche del materiale di derivazione, presenta dei considerevoli vantaggi e delle particolari proprietà chimicofisiche che la rendono un materiale eccellente sotto molti aspetti. Tra le svariate peculiarità di questo materiale si possono citare elevata resistenza ed elevate proprietà meccaniche, singolari proprietà ottiche, un’elevata area superficiale, un’ampia possibilità di modificazione chimica e la totale rinnovabilità e sostenibilità del materiale.

Proprio quest’ampia gamma di caratteristiche connesse all’NCC ha attirato l’attenzione di numerosi team di ricerca e l’interesse di una moltitudine di industrie che ne hanno intravisto il potenziale praticamente illimitato. In letteratura troviamo già molteplici esempi di applicazione della nano cellulosa cristallina, nel campo della medicina rigenerativa e della terapia fotodinamica, della veicolazione di farmaci (Drug Delivery), dei materiali elettronici e magnetici, della catalisi. Inoltre l’NCC viene citata per la creazione di materiali nanocompositi ad alte prestazioni.

Nel presente trattato, cercheremo di analizzare in maniera più approfondita ed esaustiva non solo le caratteristiche e le proprietà sopra accennate, ma anche le applicazioni e i possibili sviluppi dell’NCC nel campo dell’innovazione, cercando inquadrare al meglio eventuali impieghi nel campo del design industriale, e che impatto e risvolti potrebbe apportare in campo progettuale. In particolare cominceremo con l’illustrare le peculiarità della cellulosa, materiale di partenza utilizzato per la sintesi dell’NCC, così da far comprendere a pieno le caratteristiche di tale materiale, per poi illustrare le caratteristiche del materiale vero e proprio. In un secondo momento tratteremo invece di ricerca e applicazione, cercando di elencare e spiegare nel modo più adeguato possibile non solo le soluzioni esistenti, ma anche scenari futuri per l’impiego delle cellulose nanocristalline.

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