Name: microhoneycomb monoliths prepared by the unidirectional freeze-drying of cellulose nanofiber based sols: method and extensions
Uploaded: 2018-05-24T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions at JoVE.com

Bu eser Ulusal temel araştırma programı Çin (2014CB932400), Ulusal Doğa Bilimleri Foundation of China (NOS 51525204 ve U1607206) ve Shenzhen temel araştırma projesi (No tarafından desteklenmiştir JCYJ20150529164918735). Ayrıca, DAICEL-Allnex Ltd. ve JSR a.ş. nazik sağlama poliüretan ve stiren bütadien kauçuk, sırasıyla teşekkür etmek istiyorum.

1. hazırlanması 1 wt % 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-oxyl (TEMPO)-oksitlenmiş selüloz Nanofiber (TOCN) Sol aracılı
Not: Sol kolloidal süspansiyon sürekli sıvı ortamda çok küçük katı parçacıklar olarak tanımlanır.
<ol><li>Nadelholz ağartılmış Kraft hamuru (NBKP, 12 g selüloz içeren) 66.7 g 700 mL deiyonize (DI) su 300 devirde 20 dk için mekanik bir karıştırıcı ile askıya alma.</li>
	<li>20 mL sulu TEMPO çözüm (0,15 g TEMPO içeren) ve sulu NaBr çözüm (1....

<ol>
	<li>Nishihara, H., Mukai, S. R., Yamashita, D., Tamon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ordered+macroporous+silica+by+ice+templating.">Ordered macroporous silica by ice templating.</a> Chem. Mater. 17, 683-689 (2005).</li><li>Mukai, S. R., Nishihara, H., Yoshida, T., Taniguchi, K., Tamon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+resorcinol-formaldehyde+gels+obtained+through+ice-templating.">Morphology of resorcinol-formaldehyde gels obtained through ice-templating.</a> Carbon. 43 (7), 1563-1565 (2005).</li><li>Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+microfibers+and+microhoneycombs+synthesized+by+ice+templating.">Porous microfibers and microhoneycombs synthesized by ice templating.</a> Catal. Surv. Asia. 10 (3-4), 161-171 (2006).</li><li>Nishihara, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+monolithic+SiO2-Al2O3+cryogels+with+inter-connected+macropores+through+ice+templating.">Preparation of monolithic SiO2-Al2O3 cryogels with inter-connected macropores through ice templating.</a> J. Mater. Chem. 16 (31), 3231-3236 (2006).</li><li>Mukai, S. R., Mitani, K., Murata, S., Nishihara, H., Tamon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembling+of+nanoparticles+using+ice+crystals.">Assembling of nanoparticles using ice crystals.</a> Mater. Chem. Phys. 123 (2), 347-350 (2010).</li><li>Cui, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembled+microhoneycomb+network+of+single-walled+carbon+nanotubes+for+solar+cells.">Self-assembled microhoneycomb network of single-walled carbon nanotubes for solar cells.</a> J. Phy. Chem. Lett. 4 (15), 2571-2576 (2013).</li><li>Xu, T., Wang, C. -. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+two-step+sintering+on+micro-honeycomb+BaTiO3+ceramics+prepared+by+freeze-casting+process.">Effect of two-step sintering on micro-honeycomb BaTiO3 ceramics prepared by freeze-casting process.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 36 (10), 2647-2652 (2016).</li><li>Yoshida, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+Separation+in+a+flow+system+by+silica+microhoneycombs+loaded+with+an+ionic+liquid+prepared+by+the+ice-templating+method.">CO2 Separation in a flow system by silica microhoneycombs loaded with an ionic liquid prepared by the ice-templating method.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 56 (10), 2834-2839 (2017).</li><li>Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+monolithic+silica+gel+microhoneycombs+(SMHs)+using+pseudosteady+state+growth+of+microstructural+ice+crystals.">Formation of monolithic silica gel microhoneycombs (SMHs) using pseudosteady state growth of microstructural ice crystals.</a> Chem. Commun. (7), 874-875 (2004).</li><li>Gutie&#180;rrez, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macroporous+3D+Architectures+of+Self-Assembled+MWCNT+Surface+Decorated+with+Pt+Nanoparticles+as+Anodes+for+a+Direct+Methanol+Fuel+Cell.">Macroporous 3D Architectures of Self-Assembled MWCNT Surface Decorated with Pt Nanoparticles as Anodes for a Direct Methanol Fuel Cell.</a> J. Phys. Chem. C. 111, 5557-5560 (2007).</li><li>Mukai, S. R., Nishihara, H., Tamon, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+maps+of+ice-templated+silica+gels+derived+from+silica+hydrogels+and+hydrosols.">Morphology maps of ice-templated silica gels derived from silica hydrogels and hydrosols.</a> Micropor. Mesopor. Mat. 116 (1-3), 166-170 (2008).</li><li>Okaji, R., Taki, K., Nagamine, S., Ohshima, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+porous+honeycomb+monolith+from+UV-curable+monomer/dioxane+solution+via+unidirectional+freezing+and+UV+irradiation.">Preparation of porous honeycomb monolith from UV-curable monomer/dioxane solution via unidirectional freezing and UV irradiation.</a> J. Appl. Polym. Sci. 125 (4), 2874-2881 (2012).</li><li>Pan, Z. -. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+nanofiber+as+a+distinct+structure-directing+agent+for+xylem-like+microhoneycomb+monoliths+by+unidirectional+freeze-drying.">Cellulose nanofiber as a distinct structure-directing agent for xylem-like microhoneycomb monoliths by unidirectional freeze-drying.</a> ACS Nano. 10 (12), 10689-10697 (2016).</li><li>Saito, T., Nishiyama, Y., Putaux, J. -. L., Vigon, M., Isogai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homogeneous+Suspensions+of+Individualized+Microfibrils+from+TEMPO-Catalyzed+Oxidation+of+Native+Cellulose.">Homogeneous Suspensions of Individualized Microfibrils from TEMPO-Catalyzed Oxidation of Native Cellulose.</a> Biomacromolecules. 7 (6), 1687-1691 (2006).</li><li>Saito, T., Kimura, S., Nishiyama, Y., Isogai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+Nanofibers+Prepared+by+TEMPO-Mediated+Oxidation+of+Native+Cellulose.">Cellulose Nanofibers Prepared by TEMPO-Mediated Oxidation of Native Cellulose.</a> Biomacromolecules. 8, 2485-2491 (2007).</li><li>Bekyarova, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiscale+carbon+nanotube&#8722;+carbon+fiber+reinforcement+for+advanced+epoxy+composites.">Multiscale carbon nanotube&#8722; carbon fiber reinforcement for advanced epoxy composites.</a> Langmuir. 23, 3970-3974 (2007).</li><li>Nishihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Study on the simultaneous control of the nanostructure and morphology of the porous materials prepared via the ice-templating method [D]. , (2005).</li><li>Zhang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+porous+graphene+sponges+assembled+with+the+combination+of+surfactant+and+freeze-drying.">Three-dimensional porous graphene sponges assembled with the combination of surfactant and freeze-drying.</a> Nano Research. 7 (10), 1477-1487 (2014).</li><li>Tao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+ultrahigh+volumetric+capacitance:+graphene+derived+highly+dense+but+porous+carbons+for+supercapacitors.">Towards ultrahigh volumetric capacitance: graphene derived highly dense but porous carbons for supercapacitors.</a> Sci. Rep. 3, 2975 (2013).</li></ol>

MHMs ulaşmak için en kritik tek yönlü dondurucu adım adımdır sütunlu buz kristalleri şeklinde ve dispersoid bir kenara çerçeve oluşturmak üzere itme sırasında hangi su katılaşır. Tek yönlü dondurma işlemi temelde habercisi sol ve soğutucu arasında termal transfer içerir. Bizim kurulumunda bir daldırma makine sabit bir hız ile soğutucu (sıvı azot) içine bir habercisi sol içeren bir s tüp eklemek için kullanıldı. Sıvı azot her zaman buharlaşan tutar beri bir dalgalanma Sıcaklık grady...

Yepyeni bir malzeme olarak microhoneycomb monolith (izotopu MHM) son zamanlarda çok disiplinli alanları1,2,3,4,5, çok büyük dikkat çekti 6 , 7 , 8. MHM ilk hazırlanan bir yaklaşımla değiştirilmiş tek yönlü (UDF) dağılması S. Mukai vd tarafından petek benzeri kesitleri9ile düz mikro bir dizi ile bir monolith olarak. MHM petek yapıları, yani, verimli mozaik, yüksek güç-ağırlık oranı ve düşük basınç düşmesi genel avantajları sahiptir. Ayrıca, MHM petek monolith daha büyük bir kanal boyutu ile karşılaştırıldığında, çok daha büyük belirli yüzey alanı bulunmaktadır. UDF Yöntem buz kristalleri ve eşzamanlı faz ayrımı donma noktasının üzerinde tek yönlü büyüme içerir. Buz kristalleri kaldırıldıktan sonra sağlam bir bileşen tarafından buz kristali kalıp elde edilir. İçsel doğa habercisi (sol veya jel) ve çoğu durumlarda, lamel10, fiber11faz ayrılması kurulan morfoloji bağlıdır ve fishbone12 yapıları MHMs yerine oluşturmak olasıdır. Sonuç olarak, MHMs oluşumu sadece sınırlı öncüleri bildirilmiştir ve bu önemli ölçüde kimyasal mallarını çeşitliliği engel. Selüloz nanofibers UDF işlemi13arası MHM yapısı oluşturan doğru güçlü bir yapısı yönetmenlik işlevi var son zamanlarda bulduk. Sadece Selüloz nanofibers su dağılabilir diğer bileşenleri ile karıştırılarak, MHMs çeşitli farklı kimyasal özellikleri ile hazırlamak mümkündür. Ayrıca, onların dış şekil ve kanal büyüklükte esnek ve kolay kontrollü13vardır. Böylece, MHMs filtreler, katalizör destekler, akış türü elektrotlar, sensörler ve iskele Biyomalzeme için kullanılması bekleniyor.
Bu yazıda, biz ilk MHMs temel Hazırlama tekniği selüloz nanofibers ayrıntılı UDF sürecinde sulu dispersiyon üzerinden açıklar. Ayrıca, bileşik MHMs birkaç farklı türde hazırlanması göstermektedir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="572">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Nadelholz Bleached Kraft Pulp</td>
			<td style="width:100px;">Seioko PMC company</td>
			<td style="width:89px;">CSF=600</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TEMPO</td>
			<td style="width:100px;">Macklin Inc.</td>
			<td style="width:89px;">T819129</td>
			<td style="width:167px;">98%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaBr</td>
			<td style="width:100px;">Macklin Inc.</td>
			<td style="width:89px;">S818075</td>
			<td style="width:167px;">AR, 99%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">NaClO</td>
			<td style="width:100px;">Aladin Inc.</td>
			<td style="width:89px;">S101636</td>
			<td style="width:167px;">6-14 wt% active chlorine basis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SBR colloid</td>
			<td style="width:100px;">JSR corp.</td>
			<td style="width:89px;">TRD102A</td>
			<td style="width:167px;">48.5 wt%</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">TiO2</td>
			<td style="width:100px;">Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.</td>
			<td style="width:89px;">A63725402</td>
			<td style="width:167px;">crystalline anatase phase</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">carbon fiber</td>
			<td style="width:100px;">Shenzhen Xian&#8217;gu Ltd.</td>
			<td style="width:89px;">XGCP-300</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Nitric acid</td>
			<td style="width:100px;">Huada Reagent Ltd.</td>
			<td style="width:89px;">7697-37-2</td>
			<td style="width:167px;">65-68 wt%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Mixer</td>
			<td style="width:100px;">Scientific Industries, Inc</td>
			<td style="width:89px;">G-560</td>
			<td style="width:167px;">the mixer&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Mechanical blender</td>
			<td style="width:100px;">Waring Lab Ltd.</td>
			<td style="width:89px;">MX1000XTX</td>
			<td style="width:167px;">For disintegrating cellulose bundles into nanofibers.</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:216px;">Homogenizer</td>
			<td style="width:100px;">Scientz Ltd.</td>
			<td style="width:89px;">HXF-DY</td>
			<td style="width:167px;">For dispersing TiO2 nanoparticles</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">pH meter&#160;</td>
			<td style="width:100px;">Horiba Ltd.</td>
			<td style="width:89px;">F-74BW</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microhoneycomb monoliths prepared by the unidirectional freeze-drying of cellulose nanofiber based sols: method and extensions

Yekpare petek yapıları nedeniyle onların yüksek güç-ağırlık oranı çok disiplinli alanlara çekici olmuştur. Özellikle, mikrometre ölçekli kanalları ile microhoneycomb yekpare (MHMs), onların geniş yüzey alanları nedeniyle reaksiyonlar ve ayrımları için verimli platformlar olarak bekleniyor. Şu ana kadar MHMs bir tek yönlü (UDF) dağılması yöntemi tarafından yalnızca çok sınırlı öncüleri hazırlanmıştır. Burada, biz hangi MHMs farklı bileşenlerden oluşan bir dizi elde edilebilir bir protokol raporu. Son zamanlarda, farklı yapısı yönetmenlik Ajan MHMs oluşumu UDF sürecinde doğru olarak o selüloz nanofibers işlev bulduk. Selüloz nanofibers MHMs pes ediyor musun çözünen maddeler su ile karıştırılarak, kompozit MHMs çeşitli hazırlanabilir. Bu önemli ölçüde MHMs kimyasal Anayasası çok yönlü uygulamalar doğru zenginleştiriyor.

MHM TOCN tek yönlü donma yönünü boyunca farklı pozisyonlar için türleri morfoloji incelenmiş ve Şekil 2' de gösterilen. MHM TOCN alt kısmı uzak daha fazla varlık pozisyonu olan bir kademeli morfoloji değişiklik ortaya çıktı (2 rakam, tartışma). İkinci bir bileşeni bir homojen karışımı sol kurmaya TOCN sol tanıtarak, kompozit MHMs çeşitli hazırlamak mümkündür. Örneğin, kompozit ...

Watch this Scientific Journal Video about Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions at JoVE.com

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

Burada, hangi sıvı bir son derece düşük basınç düşmesi ile geçebileceği içinde microhoneycomb yekpare (MHMs) çeşitli hazırlamak için genel bir iletişim kuralı mevcut. Katalizör destekler, akış türü elektrotlar, sensörler ve iskele Biyomalzeme için filtre olarak kullanılacak elde MHMs bekleniyor.

Tek yönlü selüloz Nanofiber dağılması tarafından hazırlanan Microhoneycomb yekpare dayalı sıra: Yöntem ve uzantıları

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

Yöntem kan-beyin bariyerini bir insan hücre tabanlı bir İletişim Modelinin Hazırlanması için Geliştirilmiş

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

Binder Bakteriyel Selüloz kullanmak Sağlam Doğal Elyaf preform üretim

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

Formation of Biomembrane Microarrays with a Squeegee-based Assembly Method

Bir Çekçek tabanlı Meclisi Yöntemi ile Biomembrane Mikroarray&#39;ler oluşumu

Lipid bilayer membranes form the plasma membranes of cells and define the boundaries of subcellular organelles. In nature, these membranes are ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

Fiber Teşkilatı geçişleri ile electrospun Nanolif iskeleleri

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

Solvent destekli çift katlı lipid (SALB) Yöntemi ile biyomembran Fabrikasyon

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

A Net Mold-based Method of Scaffold-free Three-Dimensional Cardiac Tissue Creation

Net kalıp tabanlı yöntemi iskele ücretsiz üç boyutlu kalp doku oluşturma

This protocol describes a novel and easy net mold-based method to create three-dimensional (3-D) cardiac tissues without additional scaffold material. ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Nano-formülasyonları endotoksin tespiti Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) deneyleri kullanarak

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Seeding and Implantation of a Biosynthetic Tissue-engineered Tracheal Graft in a Mouse Model

Tohum ve bir biyosentetik doku Mühendisliği trakeal greft bir fare modeli implantasyonu

Treatment options for congenital or secondary long segment tracheal defects have historically been limited due to an inability to replace functional ...

3D Printed Porous Cellulose Nanocomposite Hydrogel Scaffolds

3D gözenekli selüloz Nanocomposite hidrojel iskele baskılı

This work demonstrates the use of three-dimensional (3D) printing to produce porous cubic scaffolds using cellulose nanocomposite hydrogel ink, with ...