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テクノロジー

注目されつつある「セルロースナノファイバー」 15

ストーリー by hylom
実用化へ 部門より
maia 曰く、

2011年にストーリー「植物繊維から軽くて強いプラスチックを作る」になっているが、セルロースナノファイバー(CNF)ないしナノセルロースが面白い。

2004年頃から研究が盛んになってきたらしいが(JBPRESS)、日本ではTEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルラジカル)触媒を用いて均一幅のナノファイバーに分解する点で優位性があるそうだ(日経新聞)。また、2014年6月経済産業省や企業、大学など160機関が参加する「ナノセルロースフォーラム」が発足している。

ナノセルロースは現在、その評価方法等において標準がなく、ISOでは用語の定義について議論が始まった段階。コストは炭素繊維の1/6以下で(コストダウンの余地が大きい)、透明性が高く、寸法の安定性が高く、酸素の透過率が低い。航空機、自動車、ディスプレイ、化粧品などが用途にあげられているが、将来は建築部材が面白いかも。

この議論は賞味期限が切れたので、アーカイブ化されています。 新たにコメントを付けることはできません。
  • by Anonymous Coward on 2014年12月12日 17時47分 (#2727176)

    セルロース + ヘミセルロース + リグニンで
    それなんて材木

    • by SteppingWind (2654) on 2014年12月12日 21時08分 (#2727325)

      成分が同じでも, 欠陥や不純物が極端に少なかったりすると, 通常とは全く異なる物性を示すことはままある(例えば超純鉄 [nikkei-science.com]とか)ので, そう簡単には比べられないかと.

      親コメント
      • by Anonymous Coward

        木材の弱点である不均一性や可燃性、あと色彩が限られることを解決できるので、工業的には大きな変化でしょうね。

  • by Anonymous Coward on 2014年12月13日 6時27分 (#2727463)

    京都大学の機械的な方式では、分散状態は「どうみてもケフィアです。ありがとうございました」
    東京大学の化学的方法(タレコミにあるTEMPO)では、分散液は透明。

    どちらも濃度が1%以下の水分散体。高濃度にするとナノ繊維が絡み合ってゲルになってしまうので扱いづらい。
    ろ過・乾燥にも時間がかかる。水の使用量を減らすのが課題かも。

    乾燥させると、どっちもセロハン紙みたいな感じ。
    厚い板にすると、京大のは白かった。軽いけど堅くてしっかりしてる、プラスチックと磁器の中間て感じ。

    TEMPOでは、ナノ繊維表面にアルデヒドや-COOHが導入されるので、化学修飾するには楽だけど、凝集しやすかったりして扱いには注意が必要。

    ナタデココやその他のセルロース生産菌(北大で見つかった「北大菌」とか)による製造方法もあって、それぞれ得られるナノファイバーの特徴が違うので、使い分けが議論されるでしょうね。

  • by Anonymous Coward on 2014年12月12日 18時05分 (#2727196)

    カーボンナノファイバーと間違えたり。
    それぞれ区別できる略称が欲しいですね。

  • by Anonymous Coward on 2014年12月12日 18時06分 (#2727198)

    軌道エレベータとか作れたりするの?

    関係なかったら、恥ずかしいのでAC

    • by TarZ (28055) on 2014年12月12日 18時39分 (#2727224) 日記

      「京都で寺院の修復などを手がける宮大工が集結! 日本伝統の巧の技で、木造の軌道塔を造るプロジェクト」

      いいですねえ、悪くないですねえ。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      軌道エレベータはカーボンナノチューブなので、強度が足りない

      スカイフックという地上まで届かないタイプの軌道エレベータは、それほど強度がいらないらしいので
      そういう構造物が作りやすくなったりはするかも

  • by Anonymous Coward on 2014年12月12日 20時01分 (#2727287)

    主観で「面白い」といわれてもピンとこないわ。

    うさぎのうんこから生成できるとかなら文句なしで面白いんだろうけど。

    • by Anonymous Coward

      イグノーベル的な面白さと、興味深い・夢がある系の面白さはまた違うよねえ。
      このストーリーは後者だと思うので材木ネタで盛り上がろう。

      • by Anonymous Coward

        いや、木材というよりも、紙ネタのほうが適切では。

    • by Anonymous Coward

      せめてリンク先でも読んでからコメントしたらどうか。

  • by Anonymous Coward on 2014年12月13日 0時06分 (#2727407)

    どんな風合いになるのかな?
    テンセルみたいな風合いで強度が高ければ需要が大きいと思うけど。

  • by Anonymous Coward on 2014年12月13日 3時48分 (#2727451)

    セルロースナノファイバーが、安価で、実用的な強度と、各種樹脂との親和性を持つ、短繊維フィラーであるのだろうから、植物繊維から軽くて強いプラスチックを作る事が出来ると主張する事は理解できる。
    しかしFRPのバインダーに、セルロースを化学処理したセルロイドを、今更使う訳は無いよね。
    では何なのか、エロい人に解説いただければ幸いです。

    • by Anonymous Coward on 2014年12月13日 15時28分 (#2727621)

      セルロイドがセルロース由来ってのは半分間違ってて、確かにセルロースが原料なんだけど、ニトロ基がついてる硝酸セルロースが主成分で、言ってみればプラスチックに無煙火薬が塗り込んであるような感じ。必要以上に燃えやすい。摩擦由来の静電気で発火する可能性があり危険。これは硝酸とセルロースのエステル(硝酸はカルボキシル基を持たないが、O=NO-OHと見なせるので、ヒドロキシル基(HO-)で脱水するとO=NO-O-になる)。エステル結合でセルロイドのヒドロキシル基の全てにニトロ基を被せることにより、水素結合由来だった分の分子間力を下げて融点の低下と、さらなる化学反応の阻止を狙っているわけ。つまり、セルロイドのプラスチックとしての利点は融点(ガラス転移点)の低さ(90℃)と(純粋な糖類と違って)脱水のおこらない安定性で、熱湯で温めるとドロドロになって人形の型とかに入れるだけで加工できる。

      セルロースナノファイバーは、純粋なセルロース、つまり、βグルコースの重合体。βグルコースがグリコシド結合で重合するとき、(環状だけど)エステル結合のカルボキシル基にあたる-CH2-O-CH(OH)-は一つしかないが、ヒドロキシル基のOHは4つある。つまり、一つのβグルコースには最大で5つのβグルコースがくっ付くことになる。まあ、立体的な配置上の問題で5つくっつくことはないだろうけど、少なくとも枝分かれはありえるし、枝分かれが全くなくても結合するヒドロキシル基の場所によって右に左に巻いくることになる。

      で、セルロースナノファイバーはナノファイバーっていうぐらいだから、一直線の鎖状に単分子が並んでて、しかもベンゼン環でいうパラ位で結合するから分子レベルで真っ直ぐってことじゃないの、多分。繊維の一つ一つが単分子ワイヤーって感じで。木材に入っているセルロースはこんなきれいに並んでいるはずがないから、一端グルコースにしてから、何らかの方法で一直線にならべて人為的にナノなファイバーを作るってことでしょ。

      *セルロイドに比べるセルロースの優位性は燃えにくいこと。
      *普通のセルロースに比べるセルロースナノファイバーの優位性は高分子のわりに粒がそろってること。
      *カーボンナノファイバーに比べるセルロースナノファイバーの優位性は加工コスト
      じゃないの。

      もちろん、カーボンナノセルロイドだって作れると思うが、それをするメリットがないでしょ。ニトロ化の代わりにアセチル化なら、まだ使い道があるかもしれないけど。

      親コメント
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