Szupererős az új nanopapír

Minden korábbinál erősebb, nagyobb szakítószilárdságú papírt fejlesztettek ki svéd kutatók a stockholmi királyi műszaki egyetemen. A papírt a szokásosnál ezerszer vékonyabb cellulózszálakból hozták létre, az új terméket ezért hívják nanopapírnak.

A papírgyártás alapanyag a cellulóz, a növényi sejtek falának alapvető összetevője, a legfontosabb növényi vázanyag. A cellulóz glukóz-cukormolekulákból felépülő poliszacharid. Az egyedi cellulózszálak nagyon erősek, nagyobb feszültséget viselnek el, mint az üveg- vagy acélszálak. Az egyedi szálak nagy teherbíró képessége azonban a papírgyártás során nagyrészt elveszik, mert a viszonylag nagy cellulóz mikrorostokban felszaporodnak a hibahelyek, ezért feszültség hatására könnyen eltöredeznek.

Lars Berglund és munkatársai a mikrorostok helyett nanorostokkal dolgoztak. A cellulózpépet vízben, enzimekkel bontották kisebb szálakra, és ütéssel is tördelték. Így a hagyományos cellulózrostoknál ezerszer vékonyabb, kisebb szálakat hoztak létre, majd ezeket is tovább kezelték. Karboxi-metanol kezelés hatására a szálak felszínén karboxilcsoportok ( -COOH ) kötődtek meg, ezek pedig könnyen építenek ki hidrogénhidakat egymás között. A nanorostok között kialakult hidrogénkötések tovább javították a papír tulajdonságait, ettől még erősebb lett.

A nanopapírban viszonylag nagy rések vannak a rostok között, ezért könnyen festhető, olcsóbban lehet belőle végterméket előállítani. Egyelőre még csak a kutatási eredményeket tették közzé a Biomacromolecules c. folyóiratban.

Néhány összehasonlító adat meggyőzően mutatja a nanopapír rendkívüli tulajdonságait. A hagyományos papír szakítószilárdsága átlagosan 30 megapascal (MPa) körüli érték. Egy különlegesen megerősített papírral 103 MPa szakítószilárdságot értek el, öntöttvasnál ez az érték 130 MPa. A svéd kutatók nanopapírja új csúcseredmény: 214 Mpa! A rendkívül erős szálak a kompozitanyagok egyes alkalmazásaiban átvehetik a megerősítő szénszálak szerepét.

A cellulóz-nanoszálakból készült papír keresztmetszeti képe