Estudo sobre a Auto-Organização e A Formação de Redes de Nanocelulose em Meio Aquoso
Nanomateriais baseados em celulose têm atraído significativa atenção de diversos setores industriais, incluindo os setores biomédico, cosmético e alimentício. Suas propriedades, como biodegradabilidade, abundância, funcionalidade, alta área superficial, resistência mecânica, controle reológico e capacidade estabilizante mesmo em baixas concentrações, tornam esses materiais essenciais para um desenvolvimento mais sustentável. Este estudo teve como objetivo investigar como a interação entre nanoceluloses oxidadas afeta a auto-associação e a formação de rede em meio aquoso.
No primeiro estudo, utilizou-se técnicas como microscopia de força atômica (AFM), medição de potencial ζ (zeta), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), reologia e criomicroscopia eletrônica de transmissão (cryo-TEM) para analisar como grupos carboxilatos (COO⁻) adicionados na superfície das nanofibrilas de celulose (CNFs) afetam sua interação com a arginina e como essa interação pode auxiliar na formação de rede e na redispersão da celulose seca. Os resultados indicaram que, além de facilitar a redispersão dos criogéis de CNF, a arginina também aumenta consideravelmente a viscosidade da dispersão, devido à diminuição da repulsão entre as nanofibrilas causada pela interação eletrostática entre os grupos carboxilatos da CNF e guanidina da arginina.
O segundo estudo investigou a organização dos CNCs em dispersão, utilizando imagens com luz polarizada para análise de birrefringência, cryo-TEM e criotomografia eletrônica (cryo-ET). Observou-se que a oxidação dos nanocristais aumentou a viscosidade e induziu a birrefringência nas dispersões em um menor teor de sólidos em comparação com amostras não oxidadas, indicando o favorecimento da formação de fase nemática. No entanto, ao contrário do esperado, a análise em nanoescala revelou que as amostras que não demonstraram formação de fase nemática ou birrefringência tinham partículas mais alinhadas lateralmente, possivelmente devido à maior repulsão entre os nanocristais, devido à menor força iônica do meio (menor concentração de contra-íons).