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Jul 07, 2023

Dissolution rapide

Scientific Reports volume 5, Numéro d'article : 17703 (2016) Citer cet article 2510 Accès 8 Citations Détails des métriques Le papier transparent est un substrat alternatif pour les appareils électroniques en raison de son

Scientific Reports volume 5, Numéro d'article : 17703 (2016) Citer cet article

2510 Accès

8 citations

Détails des métriques

Le papier transparent est un substrat alternatif pour les appareils électroniques en raison de ses propriétés uniques. Cependant, les procédures gourmandes en énergie et/ou longues limitent actuellement la production évolutive de papier transparent. Dans ce rapport, nous démontrons un processus rapide pour fabriquer du papier optiquement transparent avec des fibres de cellulose régénératives (RCF) en employant une stratégie de dissolution-décollage. Les RCF ont une largeur moyenne de 19,3 µm et une longueur de plusieurs centaines de microns et sont préparés en papier transparent par filtration sous vide. Cette nouvelle approche de dissolution-décollage permet une efficacité de production élevée tout en créant un papier transparent doté d'excellentes propriétés optiques et mécaniques.

Le papier optiquement transparent, composé de fibres de bois microdimensionnées et/ou de nanofibres de cellulose, a suscité une attention considérable ces dernières années en tant que substrat alternatif au verre et aux plastiques pour une utilisation dans des appareils électroniques tels que les cellules solaires, les transistors, les diodes électroluminescentes organiques, écrans tactiles et antennes1,2,3,4,5,6. Le papier transparent possède des propriétés essentielles telles qu'une excellente transmission optique, une forte résistance à la traction, une faible rugosité de surface et une stabilité thermique supérieure, ce qui explique son potentiel pour remplacer les substrats conventionnels. À leur tour, des processus de fabrication à grande échelle efficaces et respectueux de l’environnement sont importants pour la prochaine génération d’électronique « verte » en termes de coût de production et de durabilité. Il a été rapporté que les approches de filtration sous vide et de coulée permettent de préparer des nanopapiers optiquement transparents. Cependant, elles reposent sur des étapes de désintégration des nanofibres longues et énergivores qui utilisent une faible concentration en suspension de nanofibres de cellulose et sont limitées par les dimensions nanométriques de la fibre7,8,9. ,10,11,12. Ces facteurs entravent gravement la fabrication évolutive et peu coûteuse de nanopapier transparent. Les méthodes de coulée ou d'extrusion sont couramment utilisées pour fabriquer des films de cellulose régénératifs transparents à grande échelle13,14,15,16, mais les solvants utilisés tels que le N-oxyde de N-méthylmorpholine (NMMO)17 et le N, N-diméthylacétamide/chlorure de lithium ( DMAc/LiCl)18 posent des problèmes environnementaux et réduisent l'efficacité de la production en raison d'étapes excessives d'élimination des solvants. Le papier transparent composé de fibres de cellulose microdimensionnées présente une transmission optique d'environ 90 % et une efficacité de déshydratation bien supérieure à celle du nanopapier. Cependant, le processus prend 1 heure pour produire un papier d'une telle transparence, ce qui n'est pas réaliste pour une production de masse4.

Dans ce rapport, le papier optiquement transparent est formé à partir de fibres de cellulose régénératrices (RCF) microdimensionnées grâce à une stratégie de dissolution et de décollage rapide. Premièrement, les liaisons hydrogène entre les chaînes de cellulose se rompent lorsque les fibres de cellulose brutes sont entièrement dissoutes dans les liquides ioniques (IL) (processus de dissolution). Ensuite, la solution de cellulose obtenue est ajoutée goutte à goutte dans la solution régénératrice et vigoureusement agitée pour produire des RCF microdimensionnés (processus de décollement). En ajustant les paramètres de la solution régénérative, des FCR microdimensionnels présentant différentes dimensions et morphologies de fibres sont récoltés et permettent une fabrication rapide de papier optiquement transparent grâce à des processus de fabrication de papier traditionnels19. Le papier transparent fabriqué à partir de RCF présente les avantages suivants par rapport au papier transparent précédemment signalé : (1) une méthode de filtration économique et efficace peut être appliquée pour la production en série de notre papier transparent sans sacrifices extrêmes en termes de propriétés optiques et de résistance mécanique ; (2) il faut moins de temps pour préparer les RCF microscopiques (20 min) et notre papier transparent (10 min) d'une épaisseur de 60 μm. Cette stratégie de dissolution-décollage met en lumière une production rapide et à faible coût de papier transparent par des procédés de fabrication rouleau à rouleau.