αの影響
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αの影響

Jul 23, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12358 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

現在の研究は、エネルギー貯蔵、光電子応用、生物学的制御、および植物病害管理のためのカルボキシメチルセルロース-ポリアクリルアミド (Na-CMC-PAAm) ブレンドの使用を改善することを目的としています。 ナノサイズの材料 (α-Fe2O3 ナノプレート (NP)、CuO NP、GO ナノシート (NS) を合成し、ブレンドに組み込みました。使用したフィラーの相純度と形態を XRD および HR-TEM によって研究しました。ナノフィラーとブレンド鎖の間の相互作用と錯体形成は、XRD および FTIR スペクトルを使用して研究されました。ナノ複合材料の化学組成および表面形態は、EDS および FE-SEM 分析を使用して研究されました。UV-vis-NIR スペクトルにより、ブレンドが次のことを示していることが明らかになりました。透過率は約 95%、ドーピング後は 10 ~ 30% 減少します。ブレンドの吸収率と屈折率、および光学ギャップは、ドーピングによって大きく影響されます。誘電率と損失は、フィラーの種類とその損失に依存します。 303 K および 4.0 MHz でのブレンドの最大交流導電率は 21.5 × 10-4 S/m であり、CuO NP のドーピング後は 23.5 × 10-4 S/m に増加しました。熱安定性、活性化エネルギー、応力–ひずみ曲線と引張強度はフィラーの種類によって異なります。 ブレンドを除くすべてのナノ複合材料溶液は、収穫前および収穫後の植物病原性真菌に対して広範囲の抗真菌特性を示しました。 調べた真菌の中でアスペルギルス・ニガーは、試験したナノ複合材料溶液に対して高い感受性を示した。 さらに、CuO/ブレンドナノ複合材料は、試験したすべての真菌に対して最も高い抗真菌活性を示しました。 これに基づいて、収穫前および収穫後の真菌性植物病を制御し、戦うために、CuO/ブレンドおよびGO/ブレンドナノ複合材料の使用を提案します。

2 つ以上の異なるポリマーを組み合わせるのは、独自の物理的特性を持つブレンドを作成するための実用的で簡単な方法です。 このアプローチは、基礎科学への貢献だけでなく、生成された材料の新たな用途が期待されるため、ますます注目を集めています1、2、3、4、5、6。 ナトリウム塩 Na-CMC は、半結晶性、水溶媒性、食用のアニオン性ポリマーです。 入手しやすく毒性が低いことに加えて、その構造内に多くの COOH/OH 基が存在するため、金属イオンとの素晴らしい配位相互作用が生じます 7。 他の生体高分子と比較して、Na-CMC は凝集特性、粘度、透明性の点で好まれます。 Na-CMC はデンプンと比較して引張強度が高く、破断点伸びが低くなります。 さらに、その引張強さはキトサンとアルギン酸ナトリウムの両方よりも低く、破断点伸びは両者の中間にあります8。 Na-CMC は、食品産業におけるいくつかの用途、すなわち、食品包装、薬物送達、組織工学などに必要な興味深い特徴により、研究グループの注目を集めています 9。 その生分解性と生体適合性は、食品廃棄物のリサイクル、持続可能性、食品の保存期間の延長に不可欠です8。

同様に、PAAm は、(-CONH2) 基を持つ直鎖状、親水性、非毒性の非晶質ポリマーです。 これらの特性により、食品包装、廃水浄化、3D プリンティング用途など、幅広い実用化が可能になります。 しかし、PAAm は機械的特性が弱いため、一部の研究者は、PAAm と Na-CMC をブレンドして機械的強度とフィルム形成能力を向上させることを目指しました 7、10、11、12。

良好な混和性と共通の特性に基づいて、いくつかの研究グループが Na-CMC-PAAm ブレンドの調製を報告し、このブレンドの物理化学的および生物学的特性に対するさまざまなナノフィラーの影響を研究しました。 –CONH2 基は薬物分子との相互作用を生み出すことができるため、薬物の放出と拡散、およびその他の医療および製薬用途での PAAm の使用が容易になります6。 Morsi ら 7 は、エネルギー貯蔵およびマイクロ電子デバイス用の Li4Ti5O12/Na-CMC-PAAm ナノ複合材料、調整可能なナノ誘電体、および Li 電池用の固体高分子電解質を開発しました。 ポリアクリル酸リチウムと PAAm で構成されるブレンドは、(13.8 ± 2.4) × 10-5 S/m のイオン伝導率と、水の分解反応における高い過電圧を達成し、固体電気化学コンデンサーに有用であることが証明されました 13。 Nascimento ら 14 は、フリーラジカル重合ルートを適用して、農薬の制御放出用の担体媒体として使用するための非常に多孔質の構造を持つ Na-CMC-PAAm-クロイサイト-Na+ ナノクレイヒドロゲルを調製しました。 Yadava et al.15 は GO/CMC/アルギン酸塩複合材料を調製し、1 wt% GO を組み込むと引張強度とヤング率がそれぞれ 40% と 1128% 向上することを発見しました。