Kenevirden nano malzeme: süperkapasitör ve ambalaj filmi
Kenevir lifi nano ölçekli malzemelerin hammaddesi olarak da araştırılıyor. Bast lifinden üretilen karbon nanotabakalar hızlı şarj olan süperkapasitör elektrotlarında yüksek yüzey alanını yüksek iletkenlikle birlikte verdi[1]; lifden ayrılan selüloz nanokristaller ise ambalaj filminin oksijen bariyerini iyileştirdi.[2]
Kısaca
- Kenevir bast lifinden 10-30 nm kalınlığında karbon nanotabakalar üretildi; özgül yüzey alanı 2287 m²/g'a ulaştı.[1]
- Elektrot 100 A/g gibi uç akım yoğunluğunda kapasitansının %72-92'sini korudu; 0 °C'de bile 106 F/g verdi.[1]
- Kenevir lifinden ayrılan selüloz nanokristaller yaklaşık 278 nm uzunluk ve 6,4 nm çapta; katıldıkları biyokompozit film oksijen bariyerinde üstün davrandı.[2]
Kenevir lifi yalnızca ip ve kumaş için değil, çok küçük ölçekte de işe yarıyor. Liften yapılan karbon katmanları çok hızlı dolup boşalan enerji depolayıcılarda (süperkapasitör) denendi ve iyi sonuç verdi. Liften ayrılan çok ince selüloz çubuklar ise gıda ambalajı filminde oksijenin geçişini yavaşlattı.
Süperkapasitör elektrodu
Kanada'daki çalışmada kenevir bast lifinden 10-30 nm kalınlığında, birbirine bağlı ve kısmen grafitleşmiş karbon nanotabakalar üretildi. Özgül yüzey alanı 2287 m²/g'a, gözenek hacminde mezogözenek payı %58'e, elektrik iletkenliği 211-226 S/m'ye kadar ölçüldü.[1]
Çalışmayı öne çıkaran sayıların birleşimidir: biyokütleden üretilen karbonlarda yüksek yüzey alanı çoğunlukla düşük iletkenlikle gelir, burada ikisi birlikte elde edildi.[1]
Ölçüm
| Koşul | Özgül kapasitans |
|---|---|
| 0 °C, 10 A/g | 106 F/g |
| 20 °C | 113 F/g |
| 60 °C | 144 F/g |
| 100 °C | 142 F/g |
| 100 A/g uç akım | kapasitansın %72-92'si korundu |
Selüloz nanokristal ve ambalaj filmi
Fas'taki çalışmada nanokristaller kenevir lifinden alkali işlem ve ardından asit hidroliziyle ayrıldı. Uzunlukları yaklaşık 277,76 ± 61 nm, çapları 6,38 ± 1,27 nm, en-boy oranları 44,69 ± 11,08 ölçüldü; FTIR ve SEM çözümlemeleri selüloz dışı bileşenlerin uzaklaştırıldığını gösterdi.[2]
Nanokristaller kitosan ve polivinil alkol tabanlı gıda ambalajı filmine katıldı. Çalışma bu biyokompozit filmin oksijen bariyeri bakımından üstün davrandığını bildiriyor; açıklaması nanokristallerin film içindeki boşlukları doldurup gazın geçiş yolunu uzatması.[2]
Sınırlar
Süperkapasitör ölçümleri laboratuvar hücresinde ve iyonik sıvı elektrolitle yapıldı; değerler aktif kütle üzerinden verilmiştir, ticari hücre düzeyinde performans değildir.[1] Nanokristal boyutları belirli bir hammadde partisi ve hidroliz koşuluna aittir; ambalajda kullanım için gıda temas uygunluğu ayrıca değerlendirilmelidir.[2]
Sık sorulan sorular
Kenevirden pil yapılır mı?
Araştırılan kullanım pil değil süperkapasitördür: çok hızlı dolup boşalan bir enerji depolayıcı. Kenevir bast lifinden üretilen karbon nanotabaka elektrot laboratuvarda yüksek kapasitans ve uç akımda %72-92 korunum gösterdi.
Selüloz nanokristal nedir?
Selüloz liflerinden asit hidroliziyle ayrılan, nanometre ölçeğinde ince ve uzun kristal çubuklardır. Kenevir kaynaklı olanlar yaklaşık 278 nm uzunluk ve 6,4 nm çapta ölçüldü.
Kenevir ambalajda nasıl kullanılıyor?
Kenevir lifinden ayrılan selüloz nanokristaller kitosan ve polivinil alkol tabanlı filme katıldığında filmin oksijen bariyeri iyileşti. Bu bir laboratuvar çalışmasıdır; gıda temas uygunluğu ayrı değerlendirme gerektirir.
Kaynakça
Metin içindeki numaralar aşağıdaki künyelere karşılık gelir. Biçim: Yazar, Kurum / Dergi, Yıl.
- Wang, H., Xu, Z., Kohandehghan, A., Li, Z., Cui, K., Tan, X., Stephenson, T. J., King'ondu, C. K., Holt, C. M. B., Olsen, B. C., Tak, J. K., Harfield, D., Anyia, A. O., Mitlin, D. (2013). Interconnected Carbon Nanosheets Derived from Hemp for Ultrafast Supercapacitors with High Energy. ACS Nano 7(6): 5131-5141 doi:10.1021/nn400731g
- Bahsaine, K., El Allaoui, B., Benzeid, H., El Achaby, M., Zari, N., El Kacem Qaiss, A., Bouhfid, R. (2023). Hemp cellulose nanocrystals for functional chitosan/polyvinyl alcohol-based films for food packaging applications. RSC Advances 13(47): 33294-33304 doi:10.1039/d3ra06586c
İlgili maddeler
Bu maddeyle doğrudan bağlantılı, kütükte kayıtlı sayfalar.