Vesi tunnetusti vähentää selluloosapohjaisten materiaalien käytettävyyttä, ja nanoselluloosa on sille erityisen herkkä, koska sen pinta-ala on suuri ja hydrofiilisiä ryhmiä on runsaasti. VTT:n tutkija Minna Hakalahti kehitti väitöstyössään membraanimateriaaleja eli puoliläpäiseviä kalvoja, jotka soveltuvat veden ja orgaanisten liuottimien suodatukseen.
Minna Hakalahti tutki väitöstyössään, voidaanko nanoselluloosan luontaista vesiherkkyyttä hyödyntää ja voiko se olla jopa kilpailuetu uusien materiaalien kehityksessä. Väitöstyön kohteeksi valikoitui membraanimateriaalien eli puoliläpäisevien kalvojen kehittäminen.
Tutkimuksessa havaittiin selvä yhteys vesihöyryn sorption ja nanoselluloosakalvon rakenteen välillä: vesimolekyylit kulkeutuvat nanoselluloosakalvon sisään erilaisten mekanismien kautta suhteellisesta kosteudesta riippuen. Nanoselluloosakalvon rakennetta pystyttiin säätämään kosteuden avulla. Tämä on tärkeä ominaisuus erityisesti membraanimateriaaleille, kun halutaan luoda ratkaisuja, joiden hienorakennetta voidaan säätää tarkasti ja yksinkertaisin keinoin.
Ilmiöiden ymmärtäminen auttoi räätälöimään kemiallisten muokkausten avulla muun muassa nanoselluloosakalvojen vesilujuutta. Tavoitteena oli säilyttää niiden luontainen hydrofiilisyys ja jopa korostaa sitä.
Kalvojen suorituskykyä testattiin suodatuskokeissa ja niiden havaittiin soveltuvan sekä veden, että orgaanisten liuottimien suodatukseen.
Väitöskirjan tulokset osoittavat, että luontaiset ominaisuudet ovat avainasemassa, kun pyritään saavuttamaan suorituskykyisiä tulevaisuuden biomateriaaliratkaisuja.
Diplomi-insinööri Minna Hakalahti väitös "Nanoselluloosakalvot membraanimateriaalina - vesivuorovaikutusten hyödyntäminen - Cellulose Nanofibril Films as Bioinspired Membranes - Capitalizing on Water Interactions" tarkastetaan Aalto-yliopistossa 23.2.2018.
