Nanocellulose

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Nanocellulose

La nanocellulose est une nanostructure de cellulose.

Elle existe sous trois formes :

  • nanofibre de cellulose ou nanofibrilles de cellulose ou cellulose nano-fibrillée (NFC / CNF) aussi appelée cellulose micro-fibrillée ou microfibrille de cellulose (CMF / MFC), obtenue par traitement mécanique ;
  • nanocellulose cristalline ou nanocristaux de cellulose (NCC) aussi appelée cellulose nanocristalline (CNC) et encore nanocellulose whiskers ou nanowhiskers de cellulose (CNW / NCW), produite par procédé chimique ;
  • nanocellulose bactérienne (BNC), synthétisée par des bactéries.

Histoire[modifier | modifier le code]

Grâce à l'évolution de la fabrication du papier, la cellulose a été découverte. Son étude a permis de découvrir ses structures de plus en plus finement : fibres (de la taille du millimètre), macrofibres, microfibres, et enfin microfibrilles (de la taille du nanomètre). Et à chaque étape on a pu fabriquer des matériaux nouveaux et plus performants, et envisager ce que pourrait apporter l'étape suivante.


En 1977, des chercheurs (Albin F. Turbak, Fred W. Snyder, Karen R. Sandberg) du laboratoire ERD (Eastern Research Division) de ITT Rayonier situé à Whippany (New Jersey), ont eu l'idée d'introduire une suspension à 3 % de fibres de pâte à papier dans un homogénéisateur de lait Gaulin, à haute pression. Lorsque la suspension a été soumise aux conditions de température et de pression de 80 °C et 8 000 psi, les fibres se sont alors transformées en un gel ferme et translucide[1]. Les différentes actions mécaniques de l'homogénéisateur (pression, cavitation, cisaillements, collisions) à haute température avaient cassé les enveloppes des différentes structures de la cellulose pour en libérer les microfibrilles espérées.

Ils ont nommé cette nouvelle structure microfibrillated cellulose (MFC) (cellulose microfribillée (CMF)) dans les brevets[2] et publications.

Un autre chercheur du même laboratoire, Franklin W. Herrick, a ensuite trouvé comment inhiber les liaisons hydrogène pour transformer le gel en poudre sèche[3].

Production[modifier | modifier le code]

Structure et propriétés[modifier | modifier le code]

Nanocellulose carboxyméthylée adsorbée sur une surface de silice, topographiée par un microscope à force atomique. La surface de la zone scannée est de 1 μm2.

Applications[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « Birth of Nanocellulose » (consulté le 4 mars 2016)
  2. Albin F. Turbak, Fred W. Snyder, Karen R. Sandberg Brevet US 4341807 "Food products containing microfibrillated cellulose", enregistré en octobre 1980, publié en juillet 1982 ; Brevet US 4374702 "", enregistré en , publié en ; Brevet US 4378381 "Suspensions containing microfibrillated cellulose", enregistré en octobre 1980, publié en mars 1983 ; Brevet US 4452721 "Suspensions containing microfibrillated cellulose", enregistré en octobre 1980, publié en juin 1984 ; Brevet US 4452722 "Suspensions containing microfibrillated cellulose", enregistré en octobre 1980, publié en juin 1984 ; Brevet US 4464287 "Suspensions containing microfibrillated cellulose", enregistré en octobre 1980, publié en août 1984 ; Brevet US 4483743 "Microfibrillated cellulose", enregistré en octobre 1982, publié en novembre 1984 ; Brevet US 4487634 "Suspensions containing microfibrillated cellulose", enregistré en novembre 1982, publié en décembre 1984 ; Brevet US 4500546 "Suspensions containing microfibrillated cellulose", enregistré en novembre 1982, publié en février 1985
  3. Franklin W. Herrick Brevet US 4481076 "Redispersible microfibrillated cellulose", enregistré en mars 1983, publié en novembre 1984 ; Brevet US 4481077 "Process for preparing microfibrillated cellulose", enregistré en mars 1983, publié en novembre 1984 ; Brevet CA 1208631 "REDISPERSIBLE MICROFIBRILLATED CELLULOSE", enregistré en mars 1984, publié en juillet 1986