Comportement d'auto-assemblage des nanoparticules de cellulose lors de la lyophilisation : effet de la concentration de suspension, de la taille des particules, de la structure cristalline et de la charge de surface

Des nanocristaux de cellulose et des nanofibres de cellulose avec les allomorphes cristallins I et II (désignés comme CNC I, CNC II, CNF I et CNF II) ont été isolés à partir de fibres de bois blanchies par un prétraitement alcalin et une hydrolyse acide. Les effets de la concentration, de la taille des particules, de la charge de surface et de la structure cristalline sur l'auto-assemblage induit par la lyophilisation des particules de cellulose en suspensions aqueuses ont été étudiés. Dans la plage de concentration de 0,5 à 1,0 % en poids, les particules de cellulose se sont auto-organisées en mousse à structure lamellaire composée de couches de membrane alignées avec des largeurs entre 0,5 et 3 μm. À 0,05 % en poids, CNC I, CNF I, CNC II et CNF II se sont auto-assemblés en fibres ultrafines orientées avec des diamètres moyens de 0,57, 1,02, 1,50 et 1,00 μm, respectivement. La taille des fibres auto-assemblées est devenue plus grande lorsque davantage de groupes hydroxyles et moins de sulfates (répulsion électrostatique plus faible) étaient présents sur les surfaces de cellulose. Un mécanisme de formation possible a été déduit de la croissance de la glace et de l'interaction entre les nanoparticules de cellulose dans des suspensions liquide-cristallines.