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RÉSUMÉ
L'intérêt pour la nanocellulose croît de façon exponentielle. Au cours de la dernière décennie, ce nanomatériau biosourcé a été essentiellement utilisé dans les nanocomposites pour ses propriétés de renfort. Ses dimensions à l'échelle nanométrique et sa capacité à former un réseau enchevêtré nanoporeux ont cependant favorisé l'émergence de nouvelles applications à haute valeur ajoutée. L'emballage est une application potentielle de la nanocellulose. Des propriétés mécaniques, optiques et barrières prometteuses sont des caractéristiques encourageantes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain DUFRESNE : Professeur en chimie des matériaux - Laboratoire de génie des procédés papetiers (LGP2-UMR5518), Institut polytechnique de Grenoble
INTRODUCTION
Domaine : Emballage, nanotechnologie
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Matériaux
Domaines d'application : Emballage
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde : Bio Vision Technology Enterprises Inc., Borregaard Chemcell, CelluForce, Innventia, Melodea, Stora Enso, UPM Fibril cellulose
Contact : [email protected]
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MOTS-CLÉS
emballage nanoparticules nanosystème molécukaire nanocellulose nanotechnologie Emballage conditionnement biomatériaux emballage alimentaire nanocristaux propriétés barrières
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Nanocellulose : termes et typologie
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2. Cellulose : l'essentiel
La cellulose est présente dans tous les végétaux supérieurs, certains animaux, et peut également être produite par voie bactérienne.
2.1 Structure et polymorphisme
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Chimiquement parlant, il s'agit d'unités D-glucopyranose liées par des liaisons de type β-1,4. Les unités monomères adjacentes sont arrangées de telle sorte que les oxygènes glycosidiques pointent dans des directions opposées et l'unité de répétition (monomère) de la chaîne polymère de cellulose est composée de deux cycles β-D-glucopyranose tournés l'un par rapport à l'autre pour former ce qui est appelé une « unité cellobiose » (figure 1).
Ces unités cellobioses sont liées de manière covalente pour former une chaîne étendue d'homopolymère linéaire constituée de 2 000 à 27 000 résidus selon la source. L'une des caractéristiques les plus spécifiques de la cellulose est que chacun de ses cycles β-D-glucopyranose porte trois groupements hydroxyles. Ces groupes, et leur capacité à établir des liaisons hydrogènes, jouent un rôle majeur dans l'arrangement cristallin et gouvernent d'importantes propriétés physiques de ce matériau fortement cohésif.
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À l'échelle de l'architecture supramoléculaire, les chaînes de cellulose s'associent pour former un édifice semi-cristallin connu sous le nom de « microfibrille ». Cet arrangement permet aux chaînes de cellulose de s'empiler étroitement en zones cristallines ordonnées. La cellulose présente plusieurs polymorphes et ces différents systèmes cristallins se distinguent par les dimensions de la maille cristalline.
Dans la nature, la cellulose se trouve sous une forme cristalline appelée « cellulose I » (cellulose native), qui est elle-même un mélange de deux polymorphes, à savoir cellulose Iα et Iβ.
Le taux de chaque polymorphe diffère fortement selon la source de cellulose. La cellulose I peut être convertie en cellulose II, III ou IV par différents traitements.
2.2 Hiérarchie de structure
Les fibres naturelles,...
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Cellulose : l'essentiel
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOON (R.J.) - Nanomaterials in the forest products industry. - McGraw-Hill Yearbook in Science & Technology. Chicago, p. 225 (2008).
-
(2) - DUFRESNE (A.) - Nanocellulose : from nature to high performance tailored materials. - Walter De Gruyter GmbH, Berlin/Boston (2012).
-
(3) - HERRICK (F.W.), CASEBIER (R.L.), HAMILTON (J.K.), SANDBERG (K.R.) - * - J. Appl. Polym. Sci. Polym. Symp., 37, p. 797 (1983).
-
(4) - BOLDIZAR (A.), KLASON (C.), KUBAT (J.), NÄSLUND (P.), SAHA (P.) - * - Intern. J. Polym. Mat., 11, p. 229 (1987).
-
(5) - HENRIKSSON (M.), HENRIKSSON (G.), BERGLUND (L.A.), LINDSTRÖM (T.) - * - Eur. Polym. J., 43, p. 3434 (2007).
-
(6) - PÄÄKKÖ (M.), ANKERFORS (M.), KOSONEN (H.), NYKÄNEN (A.), AHOLA (S.), ÖSTERBERG (M.), RUOKOLAINEN (J.), LAINE (J.), LARSSON (P.T.), IKKALA (O.), LINDSTRÖM (T.) - * - Biomacromolecules,...
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