Materiais avançados de nanocelulose obtidos através de complexação eletrostática interfacial

• Processo: 20/07794-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Vigência: 01 de janeiro de 2021 - 30 de junho de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juliana da Silva Bernardes
• Beneficiário: Juliana da Silva Bernardes
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Carlos César Bof Bufon ; Mateus Borba Cardoso
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/16149-7 - Preparo e caracterização de nanofibras de celulose extraídas de bagaço-de-cana açúcar, BP.TT
• Assunto(s): Nanotecnologia Biopolímeros Polímeros adesivos Hidrogéis Nanofibras Celulose Coloides Bioenergia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adesivos subaquáticos | Biopolímeros | Complexação eletrostática | Hidrogéis | nanofibras de celulose | nanopaper | Colóides e nanotecnologia

Resumo

Recentemente tem aumentado o interesse em produzir materiais a partir de biomassa para desenvolver um futuro sustentável com baixo impacto ambiental. No entanto, materiais ambientalmente amigáveis enfrentam desafios relacionados a suas características intrínsecas, que diferem substancialmente dos plásticos à base de petróleo, em termos de propriedades mecânicas e sensibilidade à água. A auto associação supramolecular em meio aquoso é uma estratégia promissora para superar algumas das desvantagens relacionadas aos materiais preparados com biopolímeros. Neste projeto, a complexação eletrostática entre nanofibras de celulose (CNF) e biopolímeros com cargas opostas (alginato, lignina e quitosana) será avaliada como estratégia para a produção de materiais menos sensíveis à água e com propriedades mecânicas melhores. A complexação será avaliada em diferentes condições experimentais, tais como grau de substituição da CNF, composição do sistema, pH e força iônica. Além disso, metodologias de impressão 3D com agulhas coaxiais serão desenvolvidas para promover a agregação das nanofibras durante a impressão de peças de nanocelulose. Dados de viscosimetria, espalhamento de raios X em baixo ângulo (SAXS) e microscopia eletrônica de transmissão criogênica (cryo-TEM) possibilitarão o entendimento da agregação das nanofibras para o melhor preparo de hidrogéis, adesivos subaquáticos e nanopapers para eletrônica flexível. Os resultados obtidos, além de ampliar o conhecimento coloidal de nanofibras em meio aquoso, permitirão propor a produção de novos materiais de nanocelulose preparados em água, com produtos químicos atóxicos e utilizando métodos escalonáveis. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

NASCIMENTO, DIEGO M.; COLOMBARI, FELIPPE M.; FOCASSIO, BRUNO; SCHLEDER, GABRIEL R.; COSTA, CARLOS A. R.; BIFFE, CLEYTON A.; LING, LIU Y.; GOUVEIA, RUBIA F.; STRAUSS, MATHIAS; ROCHA, GEORGE J. M.; et al. How lignin sticks to cellulose-insights from atomic force microscopy enhanced by machine-learning analysis and molecular dynamics simulations. NANOSCALE, v. 14, n. 47, p. 11-pg., 2022-11-02. (14/50884-5, 19/04527-0, 20/07794-6, 16/04514-7)