aalto1 untyped-item.component.html
The impact of ionic strength on cellulose nanocrystals self-assembly into cholesteric liquid crystals
Loading...
Files
Aalto login required (access for Aalto Staff only).
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemiantekniikan korkeakoulu |
Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3049
Degree programme
Language
en
Pages
36
Series
Abstract
Cellulose, the most abundant biopolymer on Earth, is increasingly gaining attention as a sustainable, biodegradable and biocompatible raw material for creating functional materials. This interest is especially directed towards nanosized particles isolated from the crystalline regions of cellulose known as cellulose nanocrystals (CNCs). CNCs have shown great promise as versatile and eco-friendly components for various applications, including mechanical reinforcement of nanocomposites and materials with optical properties such as structural coloration. Particularly, the appeal of the CNCs is based on their ability to form colloidally stable suspensions and self-organize in water above a critical concentration, forming a cholesteric liquid crystal. The self-assembly of CNCs into cholesteric liquid crystal phase is affected by the characteristics of individual CNCs and the properties of the suspension.
One of the critical factors in the phase transition is the ionic strength of the suspension. By controlling ionic strength, the self-assembly of CNCs into liquid crystal phase and its structure can be tuned. This bachelor’s thesis is a literature review, and its purpose is to examine the effect of ionic strength on CNCs self-assembly into cholesteric liquid crystal phase.
The results of this thesis show that ionic strength has a significant impact on CNC suspensions and the cholesteric liquid crystal phase. By increasing ionic strength, the colloidal stability of the suspension weakens, the critical concentration for the phase transition increases and the volume fraction of the liquid crystal phase decreases. In addition, the structure of the cholesteric liquid crystal phase and the rheological properties are affected.
Selluloosa, maapallon yleisin biopolymeeri, on saanut yhä enemmän huomiota kestävänä, biohajoavana ja bioyhteensopivana raaka-aineena funktionaalisten materiaalien valmistuksessa. Erityisesti kiinnostusta ovat herättäneet selluloosan kiteisistä osista eristetyt nanokokoiset partikkelit, selluloosananokiteet (cellulose nanocrystals, CNCs). CNC:t ovat osoittautuneet lupaaviksi ympäristöystävällisiksi komponenteiksi monipuolisissa sovelluksissa, kuten nanokomposiittien mekaanisessa vahvistuksessa ja materiaaleissa, joilla on optisia ominaisuuksia, kuten rakenteellinen väri. Ennen kaikkea kiinnostus CNC:isiin on peräisin niiden kyvystä muodostaa kolloidisesti stabiileja suspensioita ja niiden taipumuksesta itsejärjestäytyä vedessä kriittisen konsentraation yläpuolella muodostaen kolesteerisen nestekiteen. CNC:iden itsejärjestäytymiseen kolesteeriseen nestekidefaasiin vaikuttaa yksittäisten CNC:iden ja suspension ominaisuudet.
Yksi kriittisistä tekijöistä faasitransitiossa nestekiteeksi on suspension ionivahvuus. Ionivahvuutta kontrolloimalla CNC:iden itsejärjestäytymistä nestekidefaasiin ja nestekidefaasin rakennetta voidaan säädellä. Tämä kandidaatintyö on kirjallisuuskatsaus, jonka tavoitteena on selvittää, miten ionivahvuus vaikuttaa CNC:iden itsejärjestäytymiseen kolesteeriseen nestekidefaasiin.
Tämän työn perusteella ionivahvuudella on merkittävä vaikutus CNC-suspensioon ja kolesteeriseen nestekidefaasiin. Ionivahvuutta kasvattamalla suspension kolloidinen stabiilisuus heikkenee, faasitransition kriittinen konsentraatio kasvaa ja nestekidefaasin tilavuusosuus pienenee. Lisäksi ionivahvuus vaikuttaa kolesteerisen nestekiteen rakenteeseen ja reologisiin ominaisuuksiin.