Na última década houve um aumento nas publicações científicas e patentes de celulose, o polímero natural mais abundante. Ao revisar esses documentos, um pesquisador do Departamento de Design Gráfico e Projetos de Engenharia da UPV / EHU explorou o nível de desenvolvimento de materiais nano-híbridos feitos de nanocristais de celulose combinados com partículas orgânicas e inorgânicas. A revisão se concentra nos métodos de fabricação, tipos de nanohíbridos criados, e suas aplicações.

Erlantz Lizundia-Fernandez, que leciona no Departamento de Design Gráfico e Projetos de Engenharia da UPV / EHU, trabalha com polímeros renováveis. “Estamos buscando impulsionar a economia circular para que utilizemos materiais renováveis ​​para substituir as aplicações que atualmente vêm do petróleo, ou, por exemplo, então eles podem ser usados ​​para substituir elementos escassos como lítio ou cobalto. Minha pesquisa se concentra em celulose, e de todos os tipos de celulose, Tenho trabalhado principalmente com nanocristais, " ele disse.

Como especialista no assunto, Lizundia revisou junto com outros três pesquisadores da Itália e do Canadá os principais desenvolvimentos e avanços que surgiram recentemente na área de nanocristais de celulose. “Há um grande número de trabalhos de pesquisa que explicam a síntese de materiais desse tipo e que são voltados para o que se chama de prova de conceito, em outras palavras, para mostrar que eles podem ser usados ​​para uma aplicação específica. Os nanocristais de celulose têm sido amplamente usados ​​para fortalecer mecanicamente os polímeros. Ainda assim, dificilmente existem trabalhos que catalogam e explicam as aplicações de materiais híbridos produzidos com nanocristais de celulose. É para isso que contribuímos:descrevemos o estado da arte nesta área do conhecimento, realizando uma revisão aprofundada dos artigos publicados a esse respeito, "explicou a pesquisadora.

Cristais de celulose podem ser extraídos de qualquer objeto que contenha celulose, seja uma árvore ou um jornal, e esses cristais são usados ​​como base, como uma matriz, para produzir materiais multifuncionais, hibridizando-os com outros componentes, como nanopartículas de óxido de metal, nanopartículas de carbono ou outras de origem natural. Os materiais criados têm inúmeras propriedades interessantes:são renováveis ​​e biodegradáveis, eles podem ser obtidos de forma simples e econômica, eles oferecem grande flexibilidade, são de baixa densidade e alta porosidade, e tem excelente mecânica, propriedades térmicas e físico-químicas, entre outras coisas. Na análise, eles exploraram três aspectos dos materiais híbridos em profundidade:o processo de fabricação pelo qual são formados, os tipos de materiais híbridos produzidos, e os aplicativos para os quais são usados.

Uma série de aplicações em engenharia e medicina

Lizundia e os outros pesquisadores revisaram os métodos de fabricação usados ​​para formar materiais híbridos com uma variedade de morfologias e formas. "O método mais amplamente utilizado é o mais simples de todos, "eles diziam no artigo:os nanocristais de celulose e os outros elementos destinados a formar o material híbrido são misturados em uma solução; essa solução é decantada em uma superfície e a água pode evaporar". Através desta técnica, os nanocristais de celulose produzem estruturas em forma de hélice, estruturas nemáticas quirais. “A particularidade dessas estruturas é que elas fornecem cor estrutural ao material. Os nanocristais são organizados em camadas e, dependendo da distância entre as camadas, o material híbrido irá refletir a luz em um comprimento de onda ou outro, o que é o mesmo que dizer que será de uma cor ou de outra, "acrescentou Lizundia.

Além do método de fabricação mencionado acima, o estudo também teve filtragem, impressao 3D, montagem camada por camada e o processo sol-gel em consideração. Em todos os casos, o grau de desenvolvimento do método é descrito e as características dos materiais por ele produzidos são citadas. Contudo, um capítulo inteiro é dedicado posteriormente às características dos nano-híbridos formados nos vários estudos analisados; isso é seguido por uma classificação em termos dos elementos adicionados aos nanocristais:metais, óxidos de metal, nanofibras e nanopartículas de carbono, camadas de grafeno, nanopartículas luminescentes, etc. Finalmente, as aplicações propostas para materiais híbridos são examinadas, com foco principalmente nas áreas de engenharia e medicina. Sensores, conversores catalíticos, Entre as aplicações de engenharia, destacam-se materiais de tratamento de efluentes e aplicações de energia desenvolvidas por meio de nanocristais de celulose. E entre aqueles voltados para aplicações médicas, eles citam contribuições feitas por materiais para áreas, como engenharia de tecidos, entrega de drogas, soluções antibacterianas ou curativos para feridas.

Em cada uma das partes mencionadas, eles revisam o que foi alcançado nas diferentes pesquisas, mas, como especialistas no assunto, eles também fornecem sua própria avaliação sobre o potencial dos materiais e o que ainda precisa ser desenvolvido. Lizundia chegou à seguinte conclusão:“Este trabalho tem servido para reunir todas as pesquisas espalhadas por diferentes localidades, e oferecemos uma visão completa do nível de desenvolvimento de materiais híbridos. Esperamos assim que aumente o interesse por eles e que as pesquisas nesta área sejam estimuladas para preencher as lacunas que encontramos, como um estudo de nanotoxicidade em aplicações médicas ou o estabelecimento do impacto ambiental desses materiais. "