Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo

Stark, starkare, spunnen nanocellulosa

Det är starkt, styvt, lätt, förnybart och klarar dessutom att absorbera energi. Forskarna på RISE och KTH kallar sitt supermaterial av nanofibrillär cellulosa (CNF) för ett av värdens starkaste biobaserade material. Materialet är styvare än spindeltråd och klarar fem gånger så tung belastning som ett hårstrå.

Råvaran finns i så gott som obegränsad mängd. Cellulosa finns i växternas cellväggar och är därför naturens vanligaste organiska substans. Baserat på detta har forskare vid RISE och KTH tagit fram världens starkaste biomaterial.

Vid tillverkningen av den starka fibern utnyttjas fibrillerna i träfibern. Processen sker i en flödescell där två vattenströmmar snabbt riktas från var sitt håll mot en tredje vattenström. Vattnets rörelser gör att fibrillerna lägger sig i samma riktning. Genom att samtidigt sänka pH-värdet får man fibrillerna att fästa vid varandra och bilda en fiber i gelform.

– Resultatet blir ett material med otrolig styrka och styvhet. Tills nyligen betraktades spindelsilke som världens starkaste biomaterial och alla tyckte att det var fantastiskt att naturen kunde producera något sådant. Men det här är faktiskt åtta gånger styvare, säger Karl Håkansson, forskare på RISE som hösten 2018 belönades med Blue Sky Young Researchers Innovation Award för sin forskning på området.

Starkare än ett hårstrå

Materialet är fem gånger starkare än ett mänskligt hårstrå. Ett hårstrå från en människa är i genomsnitt 100 mikrometer tjockt och klarar att bära ungefär 2 hekto eller en tetra med två deciliter grädde utan att gå av. En tråd av nanocellulosa med samma tjocklek skulle kunna bära ett fyllt enliters mjölkpaket på ett kilo.

– Det är ett av världens absolut starkaste och styvaste biobaserade material. Fibrillerna är naturligt starka och klarar att hålla uppe stora träd och att hålla ihop tillverkade saker som trämöbler och kartonger. Men med vår process där de orienterar sig i samma riktning och fäster vid varandra bildar de ett material som blir väldigt mycket starkare, säger Daniel Söderberg, föreståndare för forskningsprogrammet Treesearch där RISE är en partner.

Brett användningsområde

Tänkbara framtida användningsområden är många och stora. Ett exempel är skyddskläder för till exempel människor som arbetar i skogen. Då skulle skogsarbetare på ett nytt sätt få användning av den råvara de arbetar med.

Ett annat potentiellt område är rymdraketer där den starka nanocellulosan skulle kunna användas till i princip alla bärbara delar som inte utsätts väder och vind.

– De flesta delarna i en raket brinner ju upp. Då är det bättre att använda förnybart material och har låg vikt än att slösa på naturresurser som tar slut, säger Karl Håkansson.

Orsakar inte inflammation

Nanocellulosan kan även användas i specialkompositer för fordon eller sportutrustning. Eftersom materialet inte bryts ner och inte orsakar inflammation skulle det också kunna användas till konstgjorda senor och ligament (som korsband) som opereras in i människokroppar.

– Vi letar efter ett lämpligt samarbete för att kunna tillverka en första produkt för en nischad marknad. Ett konstgjort korsband till exempel, säger Daniel Söderberg.

Profile image

Karl Håkansson

Senior research associate

+46 10 228 45 48
karl.hakansson@ri.se

Läs mer om Karl

Publicerad: 2019-05-09