天然繊維
産業利用編
産業的価値のあるのは、羊毛、絹、ラクダ毛、アンゴラの4つの動物繊維と、綿、亜麻、麻、ジュートの4つの植物繊維です。
天然繊維複合材料の編集
天然繊維は、合成繊維やガラス繊維と同じように、複合材料にも使用されています。 これらの複合材料は、バイオコンポジットと呼ばれ、合成ポリマーのマトリックスに天然繊維が含まれています。 最初に使用されたバイオ繊維強化プラスチックの1つは、1908年にフェノール樹脂にセルロース繊維を入れたものです。 用途としては、断熱材、吸音パネル、自動車の折り畳み部分など、エネルギー吸収が重要な用途があります。
天然繊維は、合成強化繊維とは異なる利点を持つことができます。
天然繊維には、合成の強化繊維とは異なる利点があります。最も顕著なのは、それらが生分解性であり、再生可能であるということです。
天然繊維は、合成の強化繊維とは異なる利点があります。 天然繊維強化複合材料の設計上の問題点としては、強度の低さ（天然繊維はガラス繊維ほど強くない）、繊維とマトリックスを実際に結合させることの難しさなどが挙げられます。 疎水性ポリマー マトリックスは、親水性繊維に対して不十分な接着を提供します。
ナノコンポジット
ナノコンポジットは、その機械的特性のために望ましいものです。 複合材料中の充填材がナノメートルの長さスケールである場合、充填材の体積に対する表面の比率が高くなり、従来の複合材料と比較して、複合材料のバルク特性に影響を及ぼしやすくなります。
天然繊維に関して、ナノコンポジットの最も良い例のいくつかは、生物学に現れています。
天然繊維に関して、ナノ複合材料の最も良い例は、生物学に現れます。骨、アワビの殻、真珠層、および歯のエナメル質はすべてナノ複合材料です。 2010年現在、ほとんどの合成ポリマーナノコンポジットは、生物学的ナノコンポジットと比較して、靭性や機械的特性が劣っていることが分かっています。 完全な合成ナノコンポジットも存在するが、ナノサイズの生体ポリマーも合成マトリックスでテストされている。 ナノコンポジットには、数種類のタンパク質ベースのナノサイズ繊維が使用されています。 コラーゲン、セルロース、キチン、チュニカンなどです。
セルロースを例にとると、半結晶ミクロフィブリルが非結晶領域でせん断され、微結晶セルロース (MCC) が生成されます。 この小さな結晶性セルロースフィブリルは、この時点でウィスカーとして再分類され、直径2～20nm、形状は球状から円柱状まで様々である。 コラーゲン、キチン、セルロースのウィスカーは、いずれも生体用ナノコンポジットに利用されている。
伝統的に複合材料科学では、良好な機械的特性を得るために、マトリックスとフィラーとの間の強固な界面が必要とされます。 そうでない場合、弱い界面に沿って相が分離する傾向があり、機械的特性が非常に悪くなります。
天然繊維ナノコンポジットにおける困難は、分散性とマトリックス中で凝集する小繊維の傾向から生じます。
天然繊維ナノコンポジットの難しさは、分散性とマトリックス中で小さな繊維が凝集する傾向にあります。 さらに、十分な純度のコラーゲン マイクロ フィブリルを得るためのコラーゲン ソースの二次処理は、耐荷重性セルロースまたは他のフィラー ベースのナノ複合体の作成に、ある程度のコストと課題を追加することになります。 バイオマテリアル
天然繊維は、しばしば医療用途のバイオマテリアルとして有望視されています。 キチンは特に注目すべきもので、さまざまな用途に組み込まれています。 キチンベースの材料はまた、水から産業汚染物質を除去するために使用され、繊維やフィルムに加工され、食品産業におけるバイオセンサーとして使用されてきました。 キチンもまた、いくつかの医療用途に使用されている。 組織再生のための骨充填材、薬物のキャリアや賦形剤、抗腫瘍剤などとして組み込まれている。 異物が体内に挿入されると、しばしば免疫反応が起こり、その物質に対する体の反応によって、さまざまなプラス・マイナスの結果がもたらされる。 ケラチンをベースにしたインプラントのように、自然に合成されたタンパク質でできたものを埋め込むと、体内で天然組織として認識される可能性がある。 これは、インプラントの構造が上部構造を形成して組織の再生を促進する稀なケースでの統合や、タンパク質のバックボーンが身体に認識されて切断されるインプラントの劣化につながる可能性があります。