નેનોસેલ્યુલોઝ એ પૃથ્વી પરનો સૌથી વિપુલ પ્રમાણમાં બાયોમાસ સંસાધન છે. તેમાં સરળ અધોગતિ, નવીનીકરણીય, બિન-ઝેરી અને સસ્તું અને સરળતાથી મેળવવાના ફાયદા છે. તે પરંપરાગત પેટ્રોકેમિકલ સંસાધનોને બદલવાની અને ઉચ્ચ મૂલ્ય સાથે વિવિધ અદ્યતન કાર્યાત્મક સામગ્રીના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવાની અપેક્ષા છે. નેનોસેલ્યુલોઝની તૈયારી પદ્ધતિઓ અને સ્ત્રોતો અનુસાર, નેનોસેલ્યુલોઝને ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: સેલ્યુલોઝ નેનોક્રિસ્ટલાઇન (CNC), સેલ્યુલોઝ નેનોફાઇબર (CNF) અને બેક્ટેરિયલ સેલ્યુલોઝ (BC).

આકૃતિ 1. નેનોસેલ્યુલોઝના સ્ત્રોતો, સૂક્ષ્મ રચના અને સંભવિત ઉપયોગો

ચિરલ ફોટોનિક્સ માટે નેનોસેલ્યુલોઝ કાર્યાત્મક સામગ્રી

ચિરાલિટી પ્રકૃતિમાં સર્વવ્યાપી છે અને જીવન વિજ્ઞાન અને સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. CNC એ એક પ્રકારનું નેનો-સ્કેલ ચિરાલ ફોટોનિક સ્ફટિક સામગ્રી છે. CNC ના ચિરાલ નેમેટિક લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ફેઝ સ્ટ્રક્ચરનો ઉપયોગ ફક્ત ઉચ્ચ યાંત્રિક ગુણધર્મો અને વિશેષ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો સાથે કાર્યાત્મક પટલ સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે જ નહીં, પણ નેનોપાર્ટિકલ્સને ચિરાલ રચના સાથે કાર્યાત્મક સામગ્રી બનાવવા માટે પ્રેરિત કરવા માટે સોફ્ટ ટેમ્પલેટ તરીકે પણ થઈ શકે છે. તેથી, ચિરાલ ઉત્પ્રેરક, ચિરાલ મેટામેટિરિયલ્સ, ધ્રુવીકરણ એન્ક્રિપ્શન અને બાયોસેન્સિંગ મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશનો ધરાવે છે.

આકૃતિ 2. ચિરલ ફોટોનિક્સમાં નેનોસેલ્યુલોઝ કાર્યાત્મક સામગ્રીનો ઉપયોગ

સોફ્ટવેર ડ્રાઇવરો માટે નેનોસેલ્યુલોઝ કાર્યાત્મક સામગ્રી

તાજેતરના વર્ષોમાં, લાક્ષણિક હાઇડ્રોજેલ્સ, લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ઇલાસ્ટોમર્સ અને શેપ મેમરી પોલિમર જેવા કૃત્રિમ પોલિમરમાંથી મેળવેલા વિવિધ નરમ પદાર્થોના આધારે, વૈજ્ઞાનિકોએ ચતુરાઈથી વિવિધ પ્રકારના બાયોમિમેટિક બુદ્ધિશાળી એક્ટ્યુએટર ડિઝાઇન કર્યા છે જે સજીવોના ડ્રાઇવિંગ વર્તનની નકલ કરે છે અથવા તેનાથી પણ આગળ વધે છે. જો કે, આ પરંપરાગત પોલિમર-આધારિત સામગ્રી ઘણીવાર જટિલ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, ખર્ચાળ અને ડિગ્રેડ અથવા રિસાયકલ કરવા મુશ્કેલ હોય છે, જે પર્યાવરણ પર ચોક્કસ બોજ લાદી શકે છે. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે નેનોસેલ્યુલોઝ પર આધારિત બાયોમિમેટિક સોફ્ટવેર એક્ટ્યુએટર તેમની શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક સુગમતા, ઉચ્ચ હાઇગ્રોસ્કોપિક ક્ષમતા, ટકાઉ અથવા પર્યાવરણને અનુકૂળ, ફરીથી વાપરી શકાય તેવા અથવા બાયોડિગ્રેડેબલ અને બાયોસુસંગતતાને કારણે વધુને વધુ ધ્યાન આકર્ષિત કરી રહ્યા છે.

આકૃતિ 3. સોફ્ટવેર ડ્રાઇવર ક્ષેત્રમાં નેનોસેલ્યુલોઝ આધારિત કાર્યાત્મક સામગ્રીનો ઉપયોગ

ઊર્જા સંગ્રહ માટે નેનોસેલ્યુલોઝ કાર્યાત્મક સામગ્રી

તેના વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, ઉત્તમ યાંત્રિક સુગમતા, સારી રાસાયણિક સ્થિરતા અને પર્યાવરણીય મિત્રતા, તેમજ તંતુઓ વચ્ચેના આંતરસંબંધને કારણે, નેનોસેલ્યુલોઝ છિદ્રાળુ માળખું બનાવવા માટે સરળ છે જે આયન અને ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનને સરળ બનાવે છે. હાઇડ્રોક્સિલ અને કાર્બોક્સિલ જૂથો જેવા હાઇડ્રોફિલિક કાર્યાત્મક જૂથો ફાઇબરની સપાટી સાથે જોડાયેલા હોય છે, અને તેમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્રાવણમાં સારી ભેજયુક્ત ક્ષમતા હોય છે, જે ઉર્જા સંગ્રહના ક્ષેત્રમાં વ્યુત્પન્ન કાર્યાત્મક સામગ્રીને વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવના બનાવે છે. નેનોસેલ્યુલોઝ આધારિત કાર્યાત્મક સામગ્રીનો ઉપયોગ ફક્ત પટલ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, એડહેસિવ્સ અને વાહકો જેવા ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોમાં ઘટકો તરીકે જ થઈ શકતો નથી. તે જ સમયે, ઉચ્ચ તાપમાન કાર્બોનાઇઝેશન, ઇન સીટુ રાસાયણિક પોલિમરાઇઝેશન અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિપોઝિશનનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોએક્ટિવ સામગ્રીને સંયોજન કરવા માટે કરી શકાય છે જેથી ઝીણા નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ અને ઉત્તમ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગુણધર્મો મેળવી શકાય.

આકૃતિ 4. ઊર્જા સંગ્રહના ક્ષેત્રમાં નેનોસેલ્યુલોસ-આધારિત કાર્યાત્મક સામગ્રીનો ઉપયોગ

બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશનો માટે નેનોસેલ્યુલોઝ કાર્યાત્મક સામગ્રી

શુષ્ક સ્થિતિમાં, નેનોસેલ્યુલોઝના યાંત્રિક ગુણધર્મો માનવ હાડકાં જેવા જ હોય ​​છે, જ્યારે ભીની સ્થિતિમાં, નેનોસેલ્યુલોઝના ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો બાહ્યકોષીય મેટ્રિક્સ જેવા જ હોય ​​છે. તે જ સમયે, ઉત્તમ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો ઉપરાંત, નેનોસેલ્યુલોઝ અન્ય પોલિમર અથવા કાર્યાત્મક સામગ્રી સાથે ઉચ્ચ સુસંગતતા ધરાવે છે, જે નેનોસેલ્યુલોઝ આધારિત કાર્યાત્મક સામગ્રીને સારી વ્યવહારુ મૂલ્ય અને બાયોમેડિકલ ક્ષેત્રમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ બનાવે છે.

આકૃતિ 5. બાયોમેડિકલ ક્ષેત્રમાં નેનોસેલ્યુલોસ-આધારિત કાર્યાત્મક સામગ્રીનો ઉપયોગ