ナノセルロース材料の機能化

CNFの熱機能性を革新する。

持続可能社会／セルロースナノファイバー（CNF）／階層構造／CNF配向制御／熱・電気的機能性新規材料開発

サステイナブルな新素材として近年注目されているセルロースナノファイバー（CNF）の高機能材料の開発に取り組んでいます。CNFは木材細胞壁の解きほぐしで得られる、太さ約3 nm（髪毛の太さの1/10,000以下）のナノ繊維です。CNFは集積によってフィラメントやフィルム、ゲルといった高次構造体を形成します。CNFの集積や界面構造を操作し、CNF材料の物性向上を目指しています。

フローフォーカシング法によるCNF配向と熱伝導率向上
CNFの原子間力顕微鏡像と偏光フィルターにかけたCNF分散液の様子

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  1. Guantong Wang, Masaki Kudo, Kazuho Daicho, Sivasankaran Harish, Bin Xu, Cheng Shao, Yaerim Lee, Yuxuan Liao, Naoto Matsushima, Takashi Kodama, Fredrik Lundell, L Daniel Söderberg, Tsuguyuki Saito, Junichiro Shiomi, “Enhanced High Thermal Conductivity Cellulose Filaments via Hydrodynamic Focusing”, Nano Letters 22 (21), 8406-8412 (2022).[https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c02057]

  2. W. Sakuma, S. Yamasaki, S. Fujisawa, T. Kodama, J. Shiomi, K. Kanamori, T. Saito, ”Mechanically strong, scalable, mesoporous xerogels of nanocellulose featuring light permeability, thermal insulation, and flame self-extinction”, ACS Nano 15, 1436-1444 (2021). [https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c08769]

  3. Varvara Apostolopoulou Kalkavoura, Shiqian Hu, Nathalie Lavoine, Mohit Garg, Mathieu Linares, Pierre Munier, Igor Zozoulenko, Junichiro Shiomi, Lennart Bergström, “Humidity-Dependent Thermal Boundary Conductance Controls Heat Transport of Super-Insulating Nanofibrillar Foams” Matter, 4, 1–14, (2021) (Open access). [https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.11.007]

  4. Masanao Obori, Donguk Suh, Shunsuke Yamasaki, Takashi Kodama, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai, Junichiro Shiomi, “Parametric model to analyze components of cellulose nanofibril aerogel thermal conductivity”, Physical Review Applied, 11, 024044 (2019). [https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.11.024044]