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Jun 07, 2023

Dissolução Rápida

Scientific Reports volume 5, Artigo número: 17703 (2016) Citar este artigo 2497 Acessos 8 Citações Métricas detalhes O papel transparente é um substrato alternativo para dispositivos eletrônicos devido à sua

Scientific Reports volume 5, Artigo número: 17703 (2016) Citar este artigo

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O papel transparente é um substrato alternativo para dispositivos eletrônicos devido às suas propriedades únicas. No entanto, procedimentos intensivos em energia e/ou demorados limitam atualmente a produção escalável de papel transparente. Neste relatório, demonstramos um processo rápido para fabricar papel opticamente transparente com fibras de celulose regenerativas (RCFs), empregando uma estratégia de dissolução e descolamento. Os RCFs têm largura média de 19,3 μm e comprimento de várias centenas de mícrons e são preparados em papel transparente por filtração a vácuo. Esta nova abordagem de dissolução e descolagem permite alta eficiência de produção ao mesmo tempo em que cria papel transparente com excelentes propriedades ópticas e mecânicas.

O papel opticamente transparente, composto por fibras de madeira microdimensionadas e/ou nanofibras de celulose, tem recebido enorme atenção nos últimos anos como substrato alternativo ao vidro e aos plásticos para uso em dispositivos eletrônicos, como células solares, transistores, diodos emissores de luz orgânicos, telas sensíveis ao toque e antenas1,2,3,4,5,6. O papel transparente possui propriedades essenciais, como excelente transmitância óptica, forte resistência à tração, baixa rugosidade superficial e estabilidade térmica superior, o que explica seu potencial para substituir substratos convencionais. Por sua vez, processos de fabrico em grande escala eficientes e ecológicos são importantes para a próxima geração de produtos eletrónicos “verdes” em termos de custo de produção e sustentabilidade. Foi relatado que abordagens de filtração a vácuo e fundição preparam nanopapel opticamente transparente, no entanto, elas dependem de etapas de desintegração de nanofibras demoradas e que consomem muita energia, que utilizam uma baixa concentração de suspensão de nanofibras de celulose e são limitadas pelas dimensões em nanoescala da fibra . ,10,11,12. Esses fatores impedem severamente a fabricação escalonável e de baixo custo de nanopapel transparente. Métodos de fundição ou extrusão são comumente usados ​​para fabricar filmes de celulose regenerativos transparentes em grande escala , mas os solventes usados, como N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO) 17 e N, N-dimetilacetamida / cloreto de lítio ( DMAc/LiCl)18 apresentam problemas ambientais, bem como reduzem a eficiência da produção devido a etapas excessivas de remoção de solvente. O papel transparente feito de fibras de celulose microdimensionadas demonstra uma transmitância óptica de ~90% e uma eficiência de desidratação muito maior do que o nanopapel, porém o processo leva 1 hora para produzir papel com uma transparência tão alta que não é realista para produção em massa4.

Neste relatório, o papel opticamente transparente é formado a partir de fibras de celulose regenerativas microdimensionadas (RCFs) por meio de uma estratégia de rápida dissolução e descolamento. Primeiro, as ligações de hidrogênio entre as cadeias de celulose se rompem à medida que as fibras de celulose bruta são totalmente dissolvidas nos líquidos iônicos (ILs) (processo de dissolução). Em seguida, a solução de celulose obtida é adicionada gota a gota à solução regenerativa e agitada vigorosamente para produzir RCFs microdimensionados (processo de descolamento). Ao ajustar os parâmetros da solução regenerativa, RCFs microdimensionados com diferentes dimensões e morfologias de fibra são colhidos e permitem a rápida fabricação de papel opticamente transparente através de processos tradicionais de fabricação de papel . O papel transparente feito de RCFs tem as seguintes vantagens em relação ao papel transparente relatado anteriormente: (1) um método de filtração econômico e eficiente pode ser aplicado para a produção em massa do nosso papel transparente sem sacrifícios extremos nas propriedades ópticas e na resistência mecânica; (2) leva menos tempo para preparar RCFs microscópicos (20 min) e nosso papel transparente (10 min) com espessura de 60 μm. Essa estratégia de dissolução e descolamento lança luz sobre a produção rápida e de baixo custo de papel transparente por meio de processos de fabricação rolo a rolo.