Bionanofibrer av trä blir ledband och senor
Professor Kristiina Oksman och hennes forskargrupp på Luleå tekniska universitet, tillverkar bionanokompositer för användning i ligament i kroppen och för textil- och bilindustrin mm. Basen är nanofibrer av trä som blandas t ex med plast eller kollagen, ett protein som bl a finns i ben, hud, senor och blodkärl. Med hjälp av en specialkonstruerad minimal spinningsmaskin spinner forskarna nya starka bionanofibrer av träblandningen
Cellulosa är den vanligaste organiska substansen i naturen och det basmaterial som Kristiina Oksmans forskning bygger på.
Cellulosa används inom en rad olika områden, t ex vid tillverkning av papper, förpackningar, olika slag textilier, läkemedel mm.
Kristiina Oksmans forskargrupp arbetar med cellulosa på nanonivå.
Genom att bryta ned och studera cellulosan på atomnivå kan forskarna förändra dess egenskaper och använda den i nya sorters bionanomaterial. Cellulosafibern fungerar då som armering i de nya materialen.
– Vi ska skapa en lång, stark och naturlig nanofiber genom att separera ut de delar av cellulosan som är fasta, från de som har en mera löslig struktur. Dagens cellulosa fibrer är bara några millimeter långa vilket förhindrar utvecklingen av starka material. Vi försöker att tillverka fibrer som i princip kan bli hur långa som helst och som gör att vi kan få fram bionanokompositer som är väldigt starka, säger hon.
Kan ersätta stål på sikt
Efterfrågan på nanocellulosafibrer är stor i industrin. Tord Gustafsson är forsknings- och utvecklingschef på företaget APC Composite AB i Luleå. Han ser stora utvecklingsmöjligheter för träbaserade nanomaterial.
– Trä på nanonivå är ungefär hundra gånger så starkt och tjugo gånger så styvt som vanligt trä, säger han. Lyckas vi få fram ett starkt träbaserat material innebär det att vi kan börja ersätta produkter som idag tillverkas t ex av stål med produkter tillverkade av trä.
Kompatibelt med människans kropp
I ett pågående EU-projekt provar Luleåforskarna att utveckla ledband och senor, tillverkade av bionanokomposit som kombinerar cellulosa och kollagen, dessa kommer under hösten testas i djur. De läkare som medverkar i projektet är lyriska över de resultat som forskarna påvisat i tester av materialet.
– Fördelen med att använda kollagen och cellulosa är att båda är kompatibla med kroppen vilket leder till färre avstötningar, säger Kristiina Oksman. Tester visar att ledbanden fungerar vid höga temperaturer och i fuktiga miljöer liknande den i människokroppen.
I projektet Bio4energy återvinner forskarna cellulosa från restprodukter från bioetanoltillverkning. Projektet ingår i den omfattande satsning som regeringen gör på strategiska forskningsområden som bedömts vara viktiga för svensk tillväxt.
– Ligninresterna från etanoltillverkningen innehåller 50 procent cellulosa. Det innebär att vi kan bidra till att få produktionen av bioetanol att gå runt ekonomiskt eftersom nanocellulosafibrer har ett betydligt högre ekonomiskt värde än vad etanolen har.
Kristiina Oksman och hennes forskargrupp har utvecklat en process för att lösa fibrerna i cellulosa och skilja ut de längre och starkare fibrerna som blir basen i nya naturliga kompositmaterial.
– Vi vill utveckla tillverkningsprocessen av bionanokompositer. Idag krävs en relativt kostsam anpassning av produktionsutrustningen när man ställer om produktionen från tillverkning av syntetiska kompositer till bionanokompositer.
Kontaktinformation
Upplysningar: professor Kristiina Oksman, 070-358 53 71 , 0920 – 49 33 71, kristiina.oksman@ltu.se
