नैनोसेल्यूलोस

Nanocellulose एक शब्द है जो नैनो-संरचित सेलूलोज़ का जिक्र करता है। यह या तो सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल (सीएनसी या एनसीसी) हो सकता है, सेलूलोज़ नैनोफाइबर (सीएनएफ) को माइक्रोफिब्रिलेटेड सेलूलोज़ (एमएफसी), या जीवाणु नैनोसेल्यूलोस भी कहा जाता है, जो बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित नैनो-संरचित सेलूलोज़ को संदर्भित करता है।

सीएनएफ एक उच्च पहलू अनुपात (लंबाई से चौड़ाई अनुपात) के साथ नैनोसाइज्ड सेलूलोज़ फाइब्रिल से बना एक सामग्री है। विशिष्ट फाइब्रिल चौड़ाई लंबाई की विस्तृत श्रृंखला के साथ 5-20 नैनोमीटर होते हैं, आमतौर पर कई माइक्रोमीटर। यह छद्म-प्लास्टिक है और सामान्य परिस्थितियों में मोटी (चिपचिपा) की कुछ जेल या तरल पदार्थ की संपत्ति, थिक्सोट्रॉपी प्रदर्शित करता है, लेकिन हिलने या उत्तेजित होने पर कम चिपचिपा हो जाता है। जब कतरनी बलों को हटा दिया जाता है तो जेल अपने मूल राज्य को वापस ले लेता है। फाइब्रिल को उच्च-दबाव, उच्च तापमान और उच्च वेग प्रभाव homogenization, पीसने या microfluidization (नीचे विनिर्माण देखें) के माध्यम से लकड़ी आधारित फाइबर (लुगदी फाइबर) सहित किसी भी सेलूलोज़ युक्त स्रोत से पृथक होते हैं।

नैनोसेल्यूलोस को देशी फाइबर से एसिड हाइड्रोलिसिस द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है, जो अत्यधिक क्रिस्टलीय और कठोर नैनोकणों को जन्म देता है जो होमोज़ाइजेशन, माइक्रोफ्लूओलाइजेशन या पीसने वाले मार्गों के माध्यम से प्राप्त नैनोफिब्रिल की तुलना में छोटे (100 से 1000 नैनोमीटर) होते हैं। परिणामी सामग्री सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल (सीएनसी) के रूप में जाना जाता है।

इतिहास और शब्दावली
1 9 70 के दशक के आखिर में टर्मिनोलॉजी माइक्रोफिब्रिलेटेड / नैनोसेल्यूलोस या (एमएफसी) का इस्तेमाल पहली बार टर्बाक, स्नाइडर और सैंडबर्ग द्वारा किया जाता था, जो कि न्यू जर्सी, यूएसए में व्हाइप्नी में आईटीटी रेयोनियर प्रयोगशालाओं में आईटीटी रेयोनियर प्रयोगशालाओं में लकड़ी के लुगदी से गुजरने वाले एक जेल प्रकार की सामग्री के रूप में तैयार किए गए उत्पाद का वर्णन करने के लिए किया जाता था। गॉलिन उच्च तापमान और उच्च दबाव पर दूध homogenizer प्रकार के बाद एक कठिन सतह के खिलाफ निष्कासन प्रभाव के बाद।

पहली बार शब्दावली सार्वजनिक रूप से 1 9 80 के दशक में सार्वजनिक रूप से दिखाई दी जब आईटीटी रेयोनियर को मामले की एक नई नैनोसेल्यूलोस संरचना पर कई पेटेंट और प्रकाशन जारी किए गए। बाद में काम में रेरिकियर में हेरिक [कौन?] ने जेल के सूखे पाउडर के रूप में काम प्रकाशित किया। रेयोनियर नए उपयोग और नए बाजारों को लुगदी के लिए तैयार करने और नए ग्राहकों के साथ प्रतिस्पर्धा करने में दिलचस्पी रखने वाले शुद्ध लुगदी के विश्व के प्रमुख उत्पादकों में से एक रहा है। इस प्रकार, पेटेंट जारी किए जाने के बाद, रेयोनियर ने सेलूलोज़ के लिए इस नए उपयोग को आगे बढ़ाने के लिए मुफ्त लाइसेंस दिया। एक कंपनी के रूप में Rayonier, कभी भी पैमाने पर पीछा नहीं किया। इसके बजाय, तुर्बक एट अल। पीछा 1) एमएफसी / नैनोसेल्यूलोस के लिए नए उपयोगों को ढूंढना। इनमें एमएफसी का उपयोग खाद्य पदार्थों, सौंदर्य प्रसाधनों, कागज निर्माण, कपड़ा, नॉनवेवेन्स इत्यादि में मोटाई और बांधने की मशीन के रूप में किया गया था और 2) एमएफसी / नैनोसेल्यूलोस उत्पादन के लिए ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करने के लिए सूजन और अन्य तकनीकों का मूल्यांकन किया गया। 1 9 83-84 में आईटीटी ने रेयोनियर व्हाइप्नी लैब्स को बंद करने के बाद, हेरिक ने रेनियियर प्रयोगशालाओं में एमएफसी का शुष्क पाउडर रूप बनाने पर काम किया शेल्टन , वाशिंगटन , अमेरीका

1 99 0 के दशक के मध्य में तनिगुची और सहकर्मियों के समूह और बाद में यानो और सहकर्मियों ने इस प्रयास का पीछा किया जापान । और बड़ी कंपनियों की एक मेजबानी, कई देखें अमेरिका पी एंड जी, जे एंड जे को जारी पेटेंट, 3M , मैकनेल, आदि का उपयोग कर अमेरिका आविष्कारक नाम Turbak खोज आधार के तहत पेटेंट खोज।

उत्पादन
नैनोसेल्यूलोस, जिसे सेलूलोज़ नैनोफाइबर (सीएनएफ), माइक्रोफिब्रिलेटेड सेलूलोज़ (एमएफसी) या सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल (सीएनसी) भी कहा जाता है, को किसी भी सेलूलोज़ स्रोत सामग्री से तैयार किया जा सकता है, लेकिन लकड़ी का सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है।

नैनोसेल्यूलोस फाइब्रिल लकड़ी के फाइबर से यांत्रिक तरीकों का उपयोग करके अलग किया जा सकता है जो लुगदी को उच्च कतरनी बलों तक उजागर करते हैं, जिससे बड़े लकड़ी के फाइबर नैनोफाइबर में अलग हो जाते हैं। इस उद्देश्य के लिए, उच्च दबाव homogenizers, अल्ट्रासोनिक homogenizers, [बेहतर स्रोत की जरूरत] grinders या microfluidizers का उपयोग किया जा सकता है। होमोजेनाइज़र का उपयोग तंतुओं की सेल दीवारों को दूषित करने और नैनोसाइज्ड फाइब्रिल को मुक्त करने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में 30 मेगावाट / टन से अधिक ऊर्जा और मूल्यों की बहुत बड़ी मात्रा खपत नहीं होती है।

इस समस्या को हल करने के लिए, कभी-कभी एंजाइमेटिक / मैकेनिकल प्री-ट्रीटमेंट्स और चार्ज समूहों का परिचय उदाहरण के लिए कार्बोक्सिमथिलेशन या टेम्पो-मध्यस्थ ऑक्सीकरण के माध्यम से उपयोग किया जाता है। ये पूर्व उपचार 1 मेगावॉट / टन से कम ऊर्जा खपत को कम कर सकते हैं।

सेल्यूलोज नैनोहिस्कर्स एक आयताकार पार अनुभाग के साथ रॉड जैसा अत्यधिक क्रिस्टलीय कण (75% से ऊपर रिश्तेदार क्रिस्टलिनिटी इंडेक्स) हैं। वे आमतौर पर सल्फरिक या हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करते हुए देशी सेलूलोज़ फाइबर के एसिड हाइड्रोलिसिस द्वारा गठित होते हैं। देशी सेलूलोज़ के असंगत वर्ग हाइड्रोलाइज्ड होते हैं और सावधानीपूर्वक समय के बाद, क्रिस्टलीय वर्गों को एसिड समाधान से सेंट्रीफ्यूगेशन और वाशिंग द्वारा पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। उनके आयाम देशी सेलूलोज़ स्रोत सामग्री, और हाइड्रोलिसिस समय और तापमान पर निर्भर करते हैं।

एक अमेरिकी केमिकल सोसाइटी सम्मेलन में अप्रैल 2013 में नैनोसेल्यूलोस उत्पादन में सफलता [स्पष्टीकरण की आवश्यकता] की घोषणा की गई।

आईसीएआर-सेंट्रल इंस्टीट्यूट फॉर रिसर्च ऑन कपास टेक्नोलॉजी में, मुंबई , इंडिया , वर्ष 2013 में कपास लिंटर्स से नैनोसेल्यूलोस के उत्पादन के लिए एक उपन्यास केमो-मैकेनिकल प्रक्रिया विकसित की गई है। इस तकनीक को औद्योगिक उपयोगकर्ताओं को प्रदर्शित करने के लिए, मुंबई में इस संस्थान में एक नैनोसेल्यूलोस पायलट प्लांट अब परिचालन में है 10 किलो हर दिन। इस सुविधा का उद्घाटन 2015 में हुआ था।

संरचना और गुण

आयाम और स्फटिकता
विभिन्न स्रोतों से प्राप्त नैनोसेल्यूलोस की अल्ट्रास्ट्रक्चर का व्यापक अध्ययन किया गया है। ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम), परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम), चौड़े कोण एक्स-रे स्कैटरिंग (डब्ल्यूएक्सएस), छोटी घटना कोण एक्स-रे विवर्तन और ठोस स्थिति जैसी तकनीकों 13C पार-ध्रुवीकरण जादू कोण कताई (सीपी / एमएएस), परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) और स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग आम तौर पर सूखे नैनोसेल्यूलोस मॉर्फोलॉजी की विशेषता के लिए किया जाता है।

छवि विश्लेषण के साथ सूक्ष्म तकनीक का एक संयोजन फाइब्रिल चौड़ाई पर जानकारी प्रदान कर सकता है, अलग-अलग नैनोफिब्रिल के दोनों सिरों की पहचान करने में उलझन और कठिनाइयों के कारण फाइब्रिल की लंबाई निर्धारित करना अधिक कठिन होता है। [पृष्ठ की आवश्यकता] इसके अलावा, नैनोसेल्यूलोस निलंबन एकरूप नहीं हो सकता है और सेलूलोज़ नैनोफिब्रिल और नैनोफिब्रिल बंडलों सहित विभिन्न संरचनात्मक घटकों को शामिल कर सकते हैं।

एक निलंबन में एंजाइमेटिकली प्री-इलाज नैनोसेल्यूलोस फाइब्रिल के अध्ययन में क्रायो-टीईएम का उपयोग करके आकार और आकार-वितरण स्थापित किया गया था। फाइब्रिल को मोटे तौर पर सीए के व्यास के साथ मोनो-फैलाने के लिए पाया गया था। 5 एनएम हालांकि कभी-कभी मोटे फाइब्रिल बंडल मौजूद थे। “ऑक्सीकरण प्रेट्रेटमेंट” के साथ अल्ट्रासोनिकेशन के संयोजन से, एएफएम द्वारा 1 एनएम से नीचे के पार्श्व आयाम वाले सेलूलोज़ माइक्रोफ्रिबिल का निरीक्षण किया गया है। मोटाई आयाम का निचला सिरा लगभग 0.4 एनएम है, जो सेल्यूलोज मोनोलेयर शीट की मोटाई से संबंधित है।

कुल चौड़ाई सीपी / एमएएस एनएमआर द्वारा विकसित की जा सकती है Innventia एबी , स्वीडन , जिसे नैनोसेल्यूलोस (एंजाइमेटिक प्री-ट्रीटमेंट) के लिए काम करने के लिए भी प्रदर्शित किया गया है। एनएमआर-विधि के साथ 17 एनएम की औसत चौड़ाई मापा गया है, जो एसईएम और टीईएम के साथ अच्छी तरह से मेल खाता है। टीईएम का उपयोग करके, कार्बोक्सिमथिलेटेड लुगदी से नैनोसेल्यूलोस के लिए 15 एनएम के मूल्यों की सूचना मिली है। हालांकि, पतले फाइब्रिल का भी पता लगाया जा सकता है। Wågberg एट अल। एक नैनोसेल्यूलोस के लिए 5-15 एनएम की फाइब्रिल चौड़ाई की रिपोर्ट लगभग 0.5 meq./g की चार्ज घनत्व के साथ। इसागई के समूह ने टेम्पलेट-ऑक्सीकरण सेल्यूलोज के लिए 3-5 एनएम की फाइब्रिल चौड़ाई की सूचना दी है जिसमें चार्ज घनत्व 1.5 मीक / जी है।

पल्प रसायन शास्त्र का नैनोसेल्यूलोस सूक्ष्म संरचना पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। कार्बोक्सिमथिलेशन फाइब्रिल सतहों पर चार्ज समूहों की संख्या बढ़ाता है, जिससे फाइब्रिल मुक्त हो जाते हैं और परिणामस्वरूप एंजाइमेटिकली प्री-इलाज नैनोसेल्यूलोस की तुलना में छोटी और अधिक वर्दी फाइब्रिल चौड़ाई (5-15 एनएम) होती है, जहां फाइब्रिल चौड़ाई 10-30 एनएम थी । क्रैनस्टिनिटी और नैनोसेल्यूलोस की क्रिस्टल संरचना की डिग्री। नैनोसेल्यूलोस सेल्यूलोज क्रिस्टल 1 संगठन का प्रदर्शन करता है और क्रिस्टेलिनिटी की डिग्री नैनोसेल्यूलोस की तैयारी से अपरिवर्तित होती है। क्रिस्टलीटी की डिग्री के लिए विशिष्ट मूल्य लगभग 63% थे।

चिपचिपापन
नैनोसेल्यूलोस फैलाव की अनूठी रियोलॉजी प्रारंभिक जांचकर्ताओं द्वारा मान्यता प्राप्त थी। कम नैनोसेल्यूलोस सांद्रता पर उच्च चिपचिपापन नैनोसेल्यूलोस को गैर-कैलोरी स्टेबलाइज़र और खाद्य अनुप्रयोगों में गेलेंट के रूप में बहुत रोचक बनाता है, प्रारंभिक जांचकर्ताओं द्वारा खोजे जाने वाले प्रमुख क्षेत्र।

गतिशील रियोलॉजिकल गुणों की जांच बहुत विस्तार से की गई और पता चला कि भंडारण और हानि मॉड्यूलस 0.125% से 5.9% के बीच सभी नैनोसेल्यूलोस सांद्रता पर कोणीय आवृत्ति से स्वतंत्र थे। स्टोरेज मॉड्यूलस मान सेलूलोज़ नैनोहिस्कर्स (102% 3% एकाग्रता पर) के परिणामों की तुलना में विशेष रूप से उच्च (104 पी 3% एकाग्रता पर) होते हैं। एक विशेष मजबूत एकाग्रता निर्भरता भी है क्योंकि भंडारण मॉड्यूलस परिमाण के 5 आदेश बढ़ता है यदि सांद्रता 0.125% से 5.9% तक बढ़ जाती है।

नैनोसेल्यूलोस जैल भी अत्यधिक कतरनी पतले होते हैं (कतरनी बलों की शुरूआत पर चिपचिपापन खो जाता है)। कतरनी पतला व्यवहार विशेष रूप से विभिन्न कोटिंग अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में उपयोगी है।

यांत्रिक विशेषताएं
क्रिस्टलीय सेलूलोज़ में भौतिक अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए दिलचस्प यांत्रिक गुण हैं। इसकी तन्यता ताकत लगभग 500 एमपीए है, जो एल्यूमीनियम की तरह है। इसकी कठोरता 140-220 जीपीए है, जो केवलर की तुलना में तुलनीय है और ग्लास फाइबर की तुलना में बेहतर है, जिनमें से दोनों व्यावसायिक रूप से प्लास्टिक को मजबूत करने के लिए वाणिज्यिक रूप से उपयोग किए जाते हैं। नैनोसेल्यूलोस से बने फिल्मों में उच्च शक्ति (200 से अधिक एमपीए), उच्च कठोरता (लगभग 20 जीपीए) और उच्च तनाव [स्पष्टीकरण आवश्यक] (12%) है। इसकी ताकत / वजन अनुपात स्टेनलेस स्टील के 8 गुना है। नैनोसेल्यूलोस से बने तंतुओं में उच्च शक्ति (1.57 जीपीए तक) और कठोरता (86 जीपीए तक) है।

बैरियर गुण
अर्ध-क्रिस्टलीय बहुलक में, क्रिस्टलीय क्षेत्रों को गैस अपरिवर्तनीय माना जाता है। तुलनात्मक रूप से उच्च क्रिस्टलीयता के कारण, नैनोफाइबरों की मजबूत क्षमता के साथ-साथ मजबूत अंतर-फाइब्रिलर बॉन्ड (उच्च संवहनी ऊर्जा घनत्व) द्वारा आयोजित घने नेटवर्क बनाने के लिए, यह सुझाव दिया गया है कि नैनोसेल्यूलोस बाधा सामग्री के रूप में कार्य कर सकता है। हालांकि रिपोर्ट की गई ऑक्सीजन पारगम्यता मानों की संख्या सीमित है, रिपोर्ट नैनोकेल्यूलोज़ फिल्मों में उच्च ऑक्सीजन बाधा गुणों को विशेषता देती है। एक अध्ययन ने सीए के लिए 0.0006 (सेमी 3 माइक्रोन) / (एम 2 दिन केपीए) की एक ऑक्सीजन पारगम्यता की सूचना दी। 5 माइक्रोन पतली नैनोसेल्यूलोस फिल्म पर 23 डिग्री सेल्सियस और 0% आरएच। संबंधित अध्ययन में, पीएलए सतह में नैनोसेल्यूलोस परत को जोड़ा जाने पर पॉलिलेक्टाइड (पीएलए) फिल्म की ऑक्सीजन पारगम्यता में 700 गुना से अधिक की कमी हुई थी।

फिल्म ऑक्सीजन पारगम्यता पर नैनोसेल्यूलोस फिल्म घनत्व और छिद्रता का प्रभाव हाल ही में खोजा गया है। कुछ लेखकों ने नैनोसेल्यूलोस फिल्मों में महत्वपूर्ण porosity की सूचना दी है, जो उच्च ऑक्सीजन बाधा गुणों के साथ विरोधाभास में प्रतीत होता है, जबकि औलीन एट अल। क्रिस्टलीय सेलूलोज़ (सेलूलोज़ आईएस क्रिस्टल संरचना) के घनत्व के करीब एक नैनोसेल्यूलोस फिल्म घनत्व मापा जाता है, 1.63 ग्राम / सेमी 3) शून्य के करीब एक porosity के साथ एक बहुत घनी फिल्म का संकेत है।

सेलूलोज़ नैनोपार्टिकल की सतह की कार्यक्षमता को बदलना नैनोसेल्यूलोस फिल्मों की पारगम्यता को भी प्रभावित कर सकता है। नकारात्मक चार्ज सेलूलोज़ नैनोहिस्कर्स का गठन करने वाली फिल्में नकारात्मक रूप से अप्रभावित आयनों को छोड़कर, नकारात्मक रूप से चार्ज आयनों के पारगम्यता को प्रभावी ढंग से कम कर सकती हैं। झिल्ली में जमा करने के लिए सकारात्मक रूप से चार्ज आयन पाए गए।

बहु-पैरामीट्रिक सतह प्लसमोन अनुनाद प्राकृतिक, संशोधित या लेपित नैनोसेल्यूलोस के बाधा गुणों का अध्ययन करने के तरीकों में से एक है। विभिन्न एंटीफूलिंग, नमी, विलायक, एंटीमाइक्रोबायल बाधा फॉर्मूलेशन गुणवत्ता को नैनोस्केल पर मापा जा सकता है। सोखना के साथ-साथ सूजन की डिग्री को रीयल-टाइम और लेबल-फ्री में मापा जा सकता है।

फोम
नैनोसेल्यूलोस का उपयोग एरोगेल / फोम बनाने के लिए भी किया जा सकता है, या तो एकरूप या समग्र फॉर्मूलेशन में। Polystyrene- आधारित foams को बदलने के लिए पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए नैनोसेल्यूलोस आधारित फॉम्स का अध्ययन किया जा रहा है। Svagan एट अल। दिखाया गया है कि नैनोसेल्यूलोस में फ्रीज-सुखाने तकनीक का उपयोग करके स्टार्च फोम को मजबूत करने की क्षमता है। लकड़ी आधारित लुगदी फाइबर के बजाय नैनोसेल्यूलोस का उपयोग करने का लाभ यह है कि नैनोफिब्रिल स्टार्च फोम में पतली कोशिकाओं को मजबूत कर सकता है। इसके अलावा, विभिन्न फ्रीज-सुखाने और सुपर क्रिटिकल सीओ लगाने वाले शुद्ध नैनोसेल्यूलोस एरोगल्स तैयार करना संभव है
2 सुखाने की तकनीकें। Aerogels और foams छिद्र टेम्पलेट्स के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। सेलूलोज़ I nanofibrill निलंबन से तैयार कठिन अल्ट्रा-उच्च porosity foams का अध्ययन Sehaqui et al द्वारा किया गया था। संपीड़न सहित यांत्रिक गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला फोम में घनत्व और नैनोफिब्रिल बातचीत को नियंत्रित करके प्राप्त की गई थी। सेलूलोज़ नैनोहिस्कर्स को कम बिजली के sonication के तहत पानी में जेल में भी बनाया जा सकता है जो उच्चतम रिपोर्ट किए गए सतह क्षेत्र के साथ एरोगल्स को जन्म देता है (> 600m2 / जी) और सेलूलोज़ एरोगल्स के सुखाने (6.5%) के दौरान सबसे कम संकोचन। औलीन एट अल द्वारा एक और अध्ययन में, फ्रीज-ड्राईइंग द्वारा नैनोसेल्यूलोस के संरचित छिद्रित एरोगल्स का गठन किया गया था। फ्रीज-सुखाने से पहले नैनोसेल्यूलोस फैलाव की एकाग्रता का चयन करके एरोगल्स की घनत्व और सतह बनावट को ट्यून किया गया था। एक फ्लोरिनेटेड सिलाने के रासायनिक वाष्प जमावट को गैर-ध्रुवीय तरल पदार्थ / तेलों की ओर अपने गीले गुणों को ट्यून करने के लिए एयरगेल को समान रूप से कोट करने के लिए उपयोग किया जाता था। लेखकों ने दिखाया कि फ्रीज-सुखाने तकनीक द्वारा बनाई गई खुरदरापन और छिद्रता के विभिन्न पैमाने और नैनोसेल्यूलोस फैलाव की एकाग्रता में परिवर्तन, सुपर-गीलेटिंग और सुपर-रेप्लेंट के बीच सेलूलोज़ सतहों के वेटेबिलिटी व्यवहार को स्विच करना संभव है। संरचित छिद्रित सेलूलोज़ फॉम्स को बैक्टीरिया के ग्लुकोनोबैक्टर उपभेदों द्वारा उत्पन्न सेलूलोज़ पर फ्रीज-सुखाने तकनीक का उपयोग करके भी प्राप्त किया जा सकता है, जो सेल्यूलोज फाइबर के खुले छिद्रित नेटवर्क को जैव-संश्लेषित करता है, जिसमें अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में नैनोफिब्रिल फैलते हैं। ओल्सन एट अल। दिखाया गया है कि इन नेटवर्कों को मेटलहाइड्रोक्साइड / ऑक्साइड अग्रदूतों के साथ आगे बढ़ाया जा सकता है, जो आसानी से सेलूलोज़ नैनोफाइबर के साथ ग्राफ्ट किए गए चुंबकीय नैनोकणों में परिवर्तित हो सकते हैं। चुंबकीय सेलूलोज़ फोम नैनोसेल्यूलोस के कई उपन्यास अनुप्रयोगों की अनुमति दे सकता है और 60 मिलीग्राम सेलूलोज़ एयरजेल फोम के भीतर 1 ग्राम पानी को अवशोषित करने वाले पहले दूरस्थ रूप से क्रियान्वित चुंबकीय सुपर स्पंज की सूचना दी गई थी। विशेष रूप से, इन अत्यधिक छिद्रपूर्ण फूम्स (> 98% वायु) को मजबूत चुंबकीय नैनोपेपर्स में संपीड़ित किया जा सकता है, जो विभिन्न अनुप्रयोगों में कार्यात्मक झिल्ली के रूप में उपयोग कर सकते हैं।

भूतल संशोधन
नैनोसेल्यूलोस की सतह में संशोधन वर्तमान में बड़ी मात्रा में ध्यान प्राप्त कर रहा है। नैनोसेल्यूलोस सतह पर हाइड्रोक्साइल समूहों की उच्च सांद्रता प्रदर्शित करता है जिसे प्रतिक्रिया दी जा सकती है। हालांकि, हाइड्रोजन बंधन सतह हाइड्रोक्साइल समूहों की प्रतिक्रियाशीलता को दृढ़ता से प्रभावित करता है। इसके अलावा, ग्लूकोजिडिक और लिग्निन टुकड़ों जैसे नैनोसेल्यूलोस की सतह पर अशुद्धता को विभिन्न बैचों के बीच स्वीकार्य पुनरुत्पादन प्राप्त करने के लिए सतह संशोधन से पहले हटा दिया जाना चाहिए।

सुरक्षा पहलुओं
नैनोसेल्यूलोस के स्वास्थ्य, सुरक्षा और पर्यावरणीय पहलुओं का हाल ही में मूल्यांकन किया गया है। नैनोसेल्यूलोस की प्रसंस्करण घर्षण पीसने या स्प्रे सुखाने के दौरान ठीक कणों के लिए महत्वपूर्ण जोखिम नहीं पैदा करती है। माउस या मानव मैक्रोफेज पर सूजन प्रभाव या साइटोटोक्सिसिटी का कोई सबूत नैनोसेल्यूलोस के संपर्क में आने के बाद मनाया जा सकता है। विषाक्तता अध्ययन के नतीजे बताते हैं कि नैनोसेल्यूलोस साइटोटोक्सिक नहीं है और यह मैक्रोफेज में सूजन प्रणाली पर कोई प्रभाव नहीं डालता है। इसके अलावा, नैनोसेल्यूलोस पर्यावरणीय रूप से प्रासंगिक सांद्रता में विब्रियो फिशरी के लिए तीव्र रूप से विषाक्त नहीं है।

अनुप्रयोगों
नैनोसेल्यूलोस के गुण (जैसे यांत्रिक गुण, फिल्म बनाने वाले गुण, चिपचिपाहट इत्यादि) इसे कई अनुप्रयोगों और बहु ​​अरब डॉलर के उद्योग की संभावना के लिए एक दिलचस्प सामग्री बनाता है।

कागज और पेपरबोर्ड
पेपर और पेपरबोर्ड निर्माण के क्षेत्र में नैनोसेल्यूलोस अनुप्रयोगों की संभावना है। नैनोसेल्यूलोस से फाइबर फाइबर बॉन्ड की ताकत बढ़ाने की उम्मीद है और इसलिए, कागज सामग्री पर मजबूत मजबूती प्रभाव पड़ता है। नैनोसेल्यूलोस ग्रीस-प्रूफ प्रकार के कागजात में बाधा के रूप में उपयोगी हो सकता है और कागज और बोर्ड उत्पादों के कमोडिटी प्रकार में प्रतिधारण, सूखी और गीली ताकत बढ़ाने के लिए गीले-अंत योजक के रूप में उपयोगी हो सकता है। यह दिखाया गया है कि कागज और पेपरबोर्ड की सतह पर एक कोटिंग सामग्री के रूप में सीएनएफ लगाने से बाधा गुण, विशेष रूप से वायु प्रतिरोध में सुधार होता है। यह पेपरबोर्ड (चिकनी सतह) की संरचना गुणों को भी बढ़ाता है।

लैन और ऑप्टिकल पारदर्शी कागज तैयार करने के लिए नैनोसेल्यूलोस का उपयोग किया जा सकता है। इस तरह का पेपर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक आकर्षक सब्सट्रेट है क्योंकि यह पुनर्नवीनीकरण योग्य है, जैविक वस्तुओं के साथ संगत है, और जब निपटान किया जाता है तो आसानी से गिरावट आती है।

गीली प्रक्रिया का उपयोग करके उत्पादित राल मुक्त लिग्नोसेल्यूलोस फाइबरबोर्ड की तरह, मोटाई के साथ उच्च कठिन सेलूलोज़ नैनोफाइबर बोर्ड 3 मिमी यूसेफी एट अल।, 2018 द्वारा भी पेश किया गया था।

कम्पोजिट
जैसा कि ऊपर वर्णित है, नैनोसेल्यूलोस के गुण प्लास्टिक को मजबूत करने के लिए एक दिलचस्प सामग्री बनाता है। नैनोसेल्यूलोस को यांत्रिक गुणों में सुधार करने के लिए रिपोर्ट किया गया है, उदाहरण के लिए, थर्मोसेटिंग रेजिन, स्टार्च-आधारित मैट्रिक्स, सोया प्रोटीन, रबड़ लेटेक्स, पॉली (लैक्टिड)। संयुक्त अनुप्रयोग कोटिंग्स और फिल्मों, पेंट्स, फोम, पैकेजिंग के रूप में उपयोग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

भोजन
नैनोसेल्यूलोस को आज के कार्बोहाइड्रेट योजकों के लिए कम कैलोरी प्रतिस्थापन के रूप में उपयोग किया जा सकता है जो कि विभिन्न प्रकार के खाद्य उत्पादों में मोटाई, स्वाद वाहक और निलंबन स्टेबलाइज़र के रूप में उपयोग किया जाता है और भरने, क्रश, चिप्स, वेफर, सूप, ग्रेवीज, पुडिंग इत्यादि के उत्पादन के लिए उपयोगी होता है। नैनोसेल्यूलोस जेल के रियोलॉजिकल व्यवहार के कारण खाद्य अनुप्रयोगों को जल्दी ही नैनोसेल्यूलोस के लिए एक बेहद रोचक अनुप्रयोग क्षेत्र के रूप में पहचाना गया था।

स्वच्छता और अवशोषक उत्पादों
इस क्षेत्र में अनुप्रयोगों में शामिल हैं: सुपर वाटर शोषक सामग्री (उदाहरण के लिए असंतुलन पैड सामग्री के लिए), नैनोसेल्यूलोस सुपर शोषक पॉलिमर, ऊतक में नैनोसेल्यूलोस, गैर बुने हुए उत्पादों या अवशोषक संरचनाओं और एंटीमिक्राबियल फिल्मों के साथ मिलकर उपयोग किया जाता है।

इमल्शन और फैलाव
नैनोसेल्यूलोस में खाद्य योजक के रूप में कई अनुप्रयोग हैं, और अन्य क्षेत्रों में इमल्शन और फैलाव अनुप्रयोगों के सामान्य क्षेत्र में। पानी के अनुप्रयोगों में तेल जल्दी पहचान लिया गया था। शुरुआती जांचकर्ताओं ने रेत, कोयले के साथ-साथ पेंट और ड्रिलिंग मिट्टी पंप करने के लिए गैर-निस्तारण निलंबन के क्षेत्र की खोज की थी।

तेल रिकवरी
तेल असर संरचनाओं का हाइड्रोकार्बन फ्रैक्चरिंग एक संभावित रूप से दिलचस्प और बड़े पैमाने पर आवेदन है। फ्रैक्चरिंग तरल पदार्थ के रूप में तेल वसूली अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए नैनोसेल्यूलोस का सुझाव दिया गया है। नैनोसेल्यूलोस पर आधारित ड्रिलिंग मिड का भी सुझाव दिया गया है।

चिकित्सा, कॉस्मेटिक और दवा
कॉस्मेटिक्स और फार्मास्यूटिकल्स में नैनोसेल्यूलोस का उपयोग भी प्रारंभिक रूप से पहचाना गया था। उच्च अंत अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का सुझाव दिया गया है:

फ्रीज-सूखे नैनोसेल्यूलोस एरोगल्स सैनिटरी नैपकिन, टैम्पन, डायपर या घाव ड्रेसिंग के रूप में उपयोग किया जाता है
सौंदर्य प्रसाधनों में एक समग्र कोटिंग एजेंट के रूप में नैनोसेल्यूलोस का उपयोग जैसे बाल, eyelashes, भौहें या नाखूनों के लिए
आंतों के विकारों के इलाज के लिए गोलियों के रूप में एक शुष्क ठोस नैनोसेल्यूलोस संरचना
जैविक यौगिकों को एन्कोडिंग जैविक यौगिकों और न्यूक्लिक एसिड की स्क्रीनिंग के लिए नैनोसेल्यूलोस फिल्में
ल्यूकोसाइट मुक्त रक्त संक्रमण के लिए आंशिक रूप से नैनोसेल्यूलोस पर आधारित फ़िल्टर माध्यम
एक गूढ़ फार्मूलेशन, जिसमें नैनोसेल्यूलोस और पॉलीहाइड्रोक्साइलेटेड कार्बनिक यौगिक शामिल है
पाउडर नैनोसेल्यूलोस को दवा संरचनाओं में एक उत्सव के रूप में भी सुझाव दिया गया है
एक फोटोरिएक्टिव हानिकारक पदार्थ शुद्ध करने वाले एजेंट की रचनाओं में नैनोसेल्यूलोस
संभावित जैव चिकित्सा और जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग के लिए लोचदार क्रायो-संरचित जैल।
3 डी सेल संस्कृति के लिए मैट्रिक्स

अन्य अनुप्रयोगों
अल्ट्रा-व्हाइट कोटिंग्स के लिए अत्यधिक स्कैटरिंग सामग्री के रूप में।
विभिन्न सॉल्वैंट्स में सेलूलोज़ के विघटन को सक्रिय करें
पुनर्नवीनीकरण सेलूलोज़ उत्पाद, जैसे फाइबर फिल्म, सेलूलोज डेरिवेटिव्स
तंबाकू फिल्टर योजक
बैटरी विभाजक में Organometallic संशोधित nanocellulose
प्रवाहकीय सामग्री का सुदृढ़ीकरण
लाउड स्पीकर झिल्ली
उच्च प्रवाह झिल्ली
कंप्यूटर के पुर्जे
संधारित्र
लाइटवेट बॉडी कवच ​​और बैलिस्टिक ग्लास
संक्षारण अवरोधक

वाणिज्यिक उत्पादन
यद्यपि लकड़ी से संचालित नैनोसेल्यूलोस का पहली बार 1 9 83 में हेरिक और तुर्बक द्वारा उत्पादित किया गया था, लेकिन इसका वाणिज्यिक उत्पादन 2010 तक स्थगित हुआ, मुख्य रूप से उच्च उत्पादन ऊर्जा खपत और उच्च उत्पादन लागत के कारण। इनवेंटिया कं में स्वीडन 2010 में स्थापित पहली नैनोसेल्यूलोस कंपनी थी। अन्य पहली पीढ़ी की सक्रिय कंपनियां सेलूफोर्स ( कनाडा ), निप्पॉन ( जापान ), नैनो नोविन पॉलिमर कं ( ईरान ), मेन यूनिवर्सिटी (यूएसए), वीटीटी ( फिनलैंड ), मेलोडेडा ( इजराइल ), आदि।