FR3042503A1 - Procede de preparation d'un materiau poreux a base de cellulose, materiaux obtenus et utilisations - Google Patents
Procede de preparation d'un materiau poreux a base de cellulose, materiaux obtenus et utilisations Download PDFInfo
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Abstract
La présente invention est relative à un procédé de préparation d'un matériau poreux à base de cellulose, aux matériaux poreux à base de cellulose obtenus par un tel procédé (matériaux comportant une surface à « effet lotus »), ainsi qu'à leurs utilisations, notamment comme matériau d'isolation thermique ou comme matériau superhydrophobe et autonettoyant.
Description
La présente invention est relative à un procédé de préparation d’un matériau poreux à base de cellulose, aux matériaux poreux à base de cellulose obtenus par un tel procédé (matériaux comportant une surface à « effet lotus »), ainsi qu’à leurs utilisations, notamment comme matériau d’isolation thermique ou comme matériau superhydrophobe et autonettoyant.
On dit d'un matériau qu'il est superhydrophobe lorsque sa surface est extrêmement difficile à mouiller (avec l'eau, et a priori avec n'importe quel liquide).
V A la différence de l'hydrophobie, qui est une propriété chimique ou physicochimique, la superhydrophobie est une propriété physique.
Elle est décrite par la loi de Cassie qui stipule que plus l’angle entre la tangente au bord de la goutte d’un liquide reposant sur une surface solide et la surface dudit solide se rapproche de 180°, plus la surface de contact entre la goutte et la surface est petite. Par conséquent la goutte glissera mieux sur la surface. On parle de matériau hydrophobe lorsque cet angle de contact est compris entre 90° et 150° et de matériau superhydrophobe lorsque l’angle de contact est supérieur à 150°. A l’inverse, on parle de surface hydrophile lorsque l’angle de contact est inférieur à 90° et de surface superhydrophile lorsque l’angle de contact est proche de 0° (la surface est dite « mouillante » vis-à-vis de l’eau).
La nature offre des exemples remarquables de surfaces superhydrophes, notamment les feuilles de lotus sur lesquelles l'eau ruisselle sans jamais les mouiller. C'est pourquoi on a baptisé ce phénomène l'effet lotus qui est ainsi le terme générique utilisé pour qualifier le biomimétisme de la superhydrophobie de certaines plantes (Neinhuis, C. & Barthlott, W., Annals of Botany, 1997, 79, 667-677) telles que le lotus (Nelumbo sp), dont les feuilles présentent cette caractéristique. D’autres plantes, comme les feuilles de capucine (Tropaeolum), de chou, de roseau (Phragmites), de taro (Colocasia esculenta) ou de l'ancolie, et certains animaux (par exemple les canards, plus particulièrement leurs plumes), notamment des insectes, montrent le même comportement. L'effet lotus confère à la surface des capacités autonettoyantes : en s'écoulant, les gouttes d'eau emportent avec elles les poussières et particules. L’effet lotus est dû à la structuration tridimensionnelle particulière de la surface de la feuille de certains végétaux. A titre d’exemple, la face adaxiale de la feuille de lotus est formée d’un épiderme, dont la couche extérieure s’appelle la cuticule sur laquelle repose une couche de cire épicuticulaire. L’épiderme du lotus forme des microstructures dénommées « papilles » de 10 à 20 microns de hauteur qui sont éloignées les unes des autres de 10 à 15 microns. Sur celles-ci reposent les cires épicuticulaires sous forme de particules nanostructurées (Koch K ; et Barthlott W., Phil. Trans. R. Soc. A, 2009, 367, 1487-1509). Quand la topologie de la surface de la goutte d’eau ne remplit pas l’espace entre les textures de surface et repose sur de l’air, alors la goutte d’eau roule sans adhérer à une telle surface qui présente alors des propriétés auto-nettoyantes, la goutte entraînant avec elles toutes les poussières et les particules pouvant être présentes à la surface.
Les matériaux à effet lotus trouvent des applications dans différents types d’industries. Le premier produit commercial a été une peinture auto-nettoyante pour façades vendu sous la dénomination commerciale Lotusan®. Les verres autonettoyants d’après le principe du lotus de la société Ferro GmbH constituent un autre domaine d’utilisation : ils ont été installés dans les capteurs optiques situés aux péages des autoroutes allemandes.
Plusieurs procédés permettant d’accéder à des matériaux synthétiques dans le but de leur conférer un caractère hydrophobe en surface (effet lotus) ont déjà été proposés.
Il a par exemple été envisagé d’effectuer un moulage polymère (polydiméthylsiloxane par exemple) de la surface de la feuille de lotus afin de pouvoir ensuite couler dans cette empreinte négative un matériau polymère liquide, tel que le triméthylchlorosilane par exemple, qui après évaporation va conduire à un matériau polymère comportant une surface reproduisant la structuration tridimensionnelle de la surface de la feuille de lotus (Xia Y., Whitesides, G.M. Soft Lithography, Angew. Chem. Int. Ed., 1998, 37, 550-575 ; Fürstner R. et al., Langmuir, 2005,21,956-961). Cette technique n’est cependant pas satisfaisante dans la mesure où l’étape de moulage de la surface de la feuille de lotus peut créer des artéfacts dus à l’évaporation de l’eau contenue dans la structure des feuilles de lotus entraînant un rétrécissement des papilles micrométriques. Cette technique n’est de plus pas assez précise pour reproduire la structure nanométrique des cires épicuticulaires présentes à la surface des feuilles de lotus.
La demande de brevet US 2014/0130710 décrit par ailleurs un procédé de préparation d’un revêtement superhydrophobe comprenant une étape de pulvérisation de nanofibres de cellulose à la surface d’un substrat, et une étape d’hydrophobisation de la surface des nanofibres de cellulose par exemple par dépôt chimique en phase vapeur (technique connue sous la dénomination anglophone « Chemical Vapor Déposition » - CVD) d’un composé hydrophobe tel qu’un fluorosilane par exemple. Ce procédé n’est pas non plus complètement satisfaisant dans la mesure il ne conduit pas à des matériaux massifs mais à un matériau comportant un revêtement superhydrophe. De plus, le revêtement ainsi appliqué sur la surface du matériau est assez fragile et peut se décoller facilement de la surface du matériau sur lequel il a été appliqué. Par ailleurs, le traitement d’un matériau par CVD nécessite un contrôle précis des conditions de préparation des réactions de la phase gaz (température, pression, temps de réaction, quantité initiale de réactifs, etc..Ces conditions strictes de préparation sont un frein à la production en grandes quantités de surfaces hydrophobes.
La demande internationale WO 2011/001036 propose un procédé de préparation d’aérogels de cellulose ou d’un oxyde métallique tel que la silice, le dioxyde de titane, etc ..., lesdits aérogels étant déperlants vis-à-vis de différents liquides, en particulier à l’eau (superhydrophobes), après traitement de surface avec un agent hydrophobisant. Le procédé décrit dans cette demande internationale consiste en particulier à préparer une suspension d’un matériau cellulosique et à soumettre cette suspension à une dégradation enzymatique ou mécanique pour obtenir des nanofibres de celluloses formant un gel qui est ensuite séché par lyophilisation ou par un traitement au CO2 supercritique pour former un aérogel. Cet aérogel très hydrophile est ensuite traité par un agent permettant de rendre sa surface hydrophobe, par exemple par dépôt en phase liquide ou par CVD. Il n’est cependant pas possible d’accéder aux aérogels décrits dans cette demande internationale sans passer obligatoirement par une étape de séchage par lyophilisation ou par CO2 supercritique, ce qui impose Γutilisation d’un appareillage particulier et nécessairement coûteux. De plus, selon ce procédé, il n’est pas possible de faire varier les paramètres du procédé de façon à obtenir des aérogels ayant des porosités variées.
Les inventeurs se sont donc donné pour but de pallier les inconvénients des procédés proposés dans l’art antérieur et de mettre au point un procédé de préparation permettant d’accéder de façon simple et peu coûteuse à un matériau synthétique poreux dans lequel la porosité peut être choisie en fonction des paramètres utilisés pendant les étapes du procédé et ayant une surface micro- et nanostructurée très proche de celle de la feuille de lotus, ladite surface pouvant en outre facilement être rendue hydrophobe pour conférer audit matériau un effet lotus.
La présente invention a donc pour premier objet un procédé de préparation d’un matériau poreux constitué d’une matrice cellulosique de microfibres de cellulose enchevêtrées, ledit matériau comportant à sa surface un réseau de microsphères de cellulose auto-assemblées, la surface desdites microsphères comprenant en outre des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes suivantes : 1) la dissolution et l’hydrolyse concomitante d’un matériau cellulosique dans un volume Va d’une solution d’acide trifluoroacétique pour obtenir une solution de cellulose hydrolysée, ladite étape 1) étant réalisée dans un récipient hermétiquement fermé ; 2) la solidification de la cellulose hydrolysée, par ajout, à la solution de cellulose hydrolysée obtenue ci-dessus à l’étape précédente, d’un volume Vsi d’un non solvant SI de la cellulose, ledit non solvant SI étant choisi parmi les solvants polaires protiques différents de l’eau et les solvants polaires aprotiques, la fraction volumique dudit non solvant SI (FVsi) étant telle que FVsi = Vsi/(Vsi+Va) et varie de 0,3 à 0,8, pour obtenir une structure cellulosique poreuse solide dont les pores renferment un mélange d’acide trifluoroacétique et de non solvant de la cellulose, ladite étape 2) étant réalisée dans un récipient hermétiquement fermé ; 3) l’élimination de l’acide trifluoroacétique par immersion de la structure cellulosique poreuse obtenue ci-dessus à l’étape précédente dans un ou plusieurs bains successifs d’un non solvant S2 de la cellulose, ledit non solvant S2 étant choisi parmi les solvants organiques volatiles, 4) le séchage de ladite structure poreuse par évaporation des non solvants SI et S2 à l’air libre pour obtenir ledit matériau poreux.
Grâce au procédé conforme à l’invention, il est maintenant possible de préparer de façon simple et peu coûteuse, en particulier en utilisant moins de solvant, et sans mettre en œuvre une étape de séchage au CO2 supercritique ou par lyophilisation, des matériaux se présentant sous la forme de matrices cellulosiques poreuses comportant une structuration de surface hiérarchisée aux échelles micrométrique et nanométrique, semblable à celle de la feuille naturelle du lotus. Les matériaux ainsi obtenus sont superhydrophiles et à mémoire de forme. Il est en outre facile de les rendre superhydrophobes en appliquant à leur surface un revêtement hydrophobe par toute technique classique et bien connue de l’homme du métier. Grâce à ce procédé, il est en outre facile d’accéder à des matériaux de porosités variées, en jouant sur les paramètres de certaines étapes du procédé, en particulier sur la durée de l’étape 1) de dissolution/hydrolyse du matériau cellulosique et/ou sur la fraction volumique non solvant FVsi utilisé lors de l’étape 2).
Selon l’invention, le terme « nanofeuillet » de cellulose désigne un nano-objet à 3 dimensions et à base de cellulose, dans lequel une première dimension externe se situe à l’échelle nanométrique et les deux autres dimensions sont significativement supérieures à la première dimension, et varient notamment entre l’échelle nanométrique et l’échelle micro métrique.
Selon l’invention, le terme « nanofibre » de cellulose désigne un nano-objet à 3 dimensions et à base de cellulose, dans lequel 2 des 3 dimensions externes sont l’échelle nanométrique, la 3ème dimension étant significativement supérieure à celle des 2 autres dimensions tout en restant néanmoins à l’échelle nanométrique.
Selon l’invention, une « nanoparticule » de cellulose désigne un nano-objet à 3 dimensions et à base de cellulose, dans lequel les 3 dimensions sont à l’échelle nanométrique.
Selon l’invention, le terme « microsphère » désigne une particule de forme géométrique sensiblement sphérique et dont le diamètre varie de 1 pm à 1 mm environ.
Lors de l’étape 1, on peut utiliser tout type de matériau cellulosique tel que les végétaux bruts ou bien les celluloses purifiées.
Parmi les végétaux bruts, on peut en particulier mentionner les substances végétales telles que les graminées, les feuilles, les graines, la paille, l'écorce, les coques, les fruits et les légumes, ainsi que les résidus agricoles, les algues et les champignons.
Parmi les celluloses purifiées, on peut notamment mentionner les celluloses raffinées telles que la cellulose microcristalline et l’acétate de cellulose.
Selon une forme de réalisation préférée de l’étape 1) du procédé conforme à l’invention, le matériau cellulosique est une cellulose purifiée, et en particulier de la cellulose microcristalline.
La quantité de matériau cellulosique utilisée lors de l’étape 1) varie généralement de 0,5 à 25 % en masse environ, et plus particulièrement de 3 à 10 % en masse environ par rapport au volume total de la solution d’acide trifluoroacétique.
Lorsque le matériau cellulosique est un végétal brut, il est de préférence utilisé en une quantité variant de 0,5 à 25 % en masse environ, et encore plus préférentiellement de 5 à 10 % en masse environ par rapport au volume total de la solution d’acide trifluoroacétique.
Lorsqu’un végétal brut est utilisé à titre de matériau cellulosique, l’étape 1) de dissolution/hydrolyse est de préférence suivie, avant la réalisation de l’étape 2), d’une étape intermédiaire de centrifugation afin d’éliminer tout résidu végétal de nature non cellulosique qui n’aurait pas été dissous par l’acide trifluoroacétique. Dans ce cas, la centrifugation peut être réalisée à une vitesse allant de 3000 à 10000 tours/min pendant 1 à 15 minutes.
Lorsque le matériau cellulosique est une cellulose purifiée, il est de préférence utilisé en une quantité variant de 0,5 à 8 % en masse environ, et encore plus préférentiellement de 3 à 6 en masse environ par rapport au volume total de la solution d’acide trifluoroacétique.
Selon l’invention, on entend par cellulose hydrolysée, une cellulose ayant subi une étape de traitement conduisant à la scission, au moins partielle, des chaînes de polymères la constituant initialement, et à l’obtention d’une cellulose présentant une masse moléculaire significativement inférieure à celle de la cellulose initiale. L’étape 1) de dissolution/hydrolyse du matériau cellulosique est de préférence conduite à une température variant de 5 à 60°C, et de préférence de 15 à 25 °C.
La durée de l’étape 1) de dissolution/hydrolyse de la cellulose peut varier de 4 à 60 jours en fonction de la nature du matériau cellulosique utilisé et de la température à laquelle est réalisée ladite étape 1).
Lorsque le matériau cellulosique est une cellulose purifiée, telle que la cellulose microcristalline, et que l’étape 1) est réalisée à une température de 15 à 25°C environ, la durée de l’étape 1) varie alors de préférence de 4 à 40 jours environ, et encore plus préférentiellement de 10 à 30 jours environ.
Lorsque le matériau cellulosique est un végétal brut, et que l’étape 1) est réalisée à une température de 15 à 25°C environ, la durée de l’étape 1) varie alors de préférence de 7 à 60 jours environ, et encore plus préférentiellement de 14 à 35 jours environ.
La solution d’acide trifluoroacétique utilisée lors de l’étape 1) peut être constituée d’acide trifluoroacétique pur ou bien d’une solution d’acide trifluoroacétique pur diluée avec de l’eau.
Dans ce cas, la molarité de la solution d’acide trifluoroacétique utilisée lors de l’étape 1) varie de préférence de 6 à 13 M environ, et encore plus préférentiellement de 12 à 13 M environ.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, l’étape 1) est conduite à une température de 25°C pendant une durée de 10 jours, en utilisant une solution d’acide trifluoroacétique 12,98 M, contenant 3,5 % en masse de cellulose purifiée telle que la cellulose microcristalline par rapport au volume total de ladite solution. L’étape 2) de solidification de la cellulose hydrolysée est de préférence réalisée à une température variant de -15 à +50°C, et encore plus préférentiellement, de +5 à +25°C environ.
Les solvants polaires protiques possèdent un ou plusieurs atomes d’hydrogène susceptibles de former une liaison hydrogène. Les solvants polaires protiques, utilisables à titre de solvants SI lors de l’étape 2), sont de préférence choisis parmi les alcools, en particulier parmi les alcools inférieurs (ayant de 1 à 4 atomes de carbone : méthanol, éthanol, propanol et butanol). Parmi ces alcools inférieurs, le méthanol et l’éthanol sont particulièrement préférés.
Les solvants polaires aprotiques possèdent un moment dipolaire non nul et sont dénués d’atomes d’hydrogène susceptibles de former des liaisons hydrogène. Les solvants polaires aprotiques utilisables à titre de solvants SI lors de l’étape 2) sont de préférence choisis parmi l’acétonitrile et le tetrahydrofurane (THF).
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le solvant SI est choisi parmi les alcools inférieurs, en particulier parmi le méthanol et l’éthanol, l’éthanol étant tout particulièrement préféré.
Lors de l’étape 2), la fraction volumique FVsi varie de préférence de 0,35 à 0,5.
Selon une forme de réalisation du procédé de l’invention, le solvant SI est le méthanol et la fraction volumique FVsi varie comme indiqué ci-dessus de 0,35 à 0,5.
Selon une autre forme de réalisation préférée de l’invention, le solvant SI est l’éthanol, et la fraction volumique FVsi varie alors de préférence de 0,36 à 0,46.
La durée de l’étape 2) de solidification de la cellulose hydrolysée varie généralement de 50 minutes à 12 heures, et de préférence de 5 à 7 heures.
Le solvant S2 utilisable lors de l’étape 3) d’élimination de l’acide trifluoroacétique est un solvant volatile à la température à laquelle est conduite l’étape 3). Il est de préférence choisi parmi le chloroforme, le toluène, l’hexane, l’acétone, le méthanol, l’éthanol, le propanol, etc...
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le solvant S2 est identique au solvant SI et est choisi parmi le méthanol et l’éthanol.
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l’invention, les étapes 2) et 3) du procédé sont réalisées en utilisant l’éthanol à titre de solvant SI et de solvant S2.
Egalement de manière préférée, l’élimination de l’acide trifluoroacétique lors l’étape 3) est réalisée par immersion dans 2 à 8 bains successifs de solvant S2.
Le temps d’immersion dans chacun des bains de solvant S2 peut généralement varier de 1 à 3 heures. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, le temps d’immersion dans chacun des bains de solvant S2 varie de 2 à 3 heures. L’étape 4) de séchage de la structure cellulosique poreuse obtenue à l’étape 3) est de préférence réalisée à température ambiante, c'est-à-dire à une température de 20 à 25°C environ.
La durée de l’étape 4) varie généralement de 1 à 24 heures selon l’épaisseur du matériau. Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, la durée de l’étape 4) varie de 3 à 10 heures.
Lorsque l’étape 4) de séchage est terminée, le matériau poreux cellulosique obtenu est prêt à être utilisé ou à être stocké pour une utilisation ultérieure.
Selon une forme particulière du procédé conforme à l’invention, le matériau poreux cellulosique obtenu à l’issu de l’étape 4) peut également subir une étape supplémentaire de traitement par au moins un agent hydrophobisant destiné à être appliqué à la surface dudit matériau dans le but de le rendre superhydrophobe, au moins en surface.
Dans ce cas, le procédé conforme à l’invention comprend alors en outre au moins une étape 5) de traitement du matériau poreux cellulosique obtenu à l’issue de l’étape 4) de séchage avec un composé hydrophobisant.
Cette étape 5) supplémentaire peut être réalisée par toute technique appropriée bien connue de l’homme du métier telle que la pulvérisation liquide, l’imprégnation et la CVD.
Selon l’invention, on entend par « agent hydrophobisant », tout composé chimique capable de se fixer à la surface du matériau poreux cellulosique et de la rendre hydrophobe. Parmi de tels agents hydrophobisants, on peut notamment mentionner les polymères siliconés tels que les polysiloxanes, en particulier l’acétoxypolysiloxane ; les fluorosilanes ; l’acide polylactique ; le poly(P-hydroxybutyrate) ; les cires animales et végétales ; les cires synthétiques telles que la cire de paraffine, etc...
Le matériau poreux cellulosique obtenu par la mise en œuvre du procédé tel que défini selon le premier objet de l’invention, en particulier à l’issue de l’étape 4) de séchage, est nouveau en soi et constitue à ce titre le deuxième objet de l’invention. L’invention a donc également pour deuxième objet un matériau poreux cellulosique susceptible d’être obtenu par la mise en œuvre du procédé conforme à la présente invention, ledit matériau étant caractérisé en ce qu’il est constitué d’une matrice cellulosique de microfibres de cellulose enchevêtrées délimitant un réseau de pores interconnectés et constituant le cœur dudit matériau, ledit matériau comportant à sa surface un réseau de microsphères de cellulose auto-assemblées, la surface desdites microsphères comprenant en outre des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose.
Ainsi que précédemment mentionné, un tel matériau présente une rugosité hiérarchisée de surface à la fois microscopique et nanoscopique semblable à celle de la feuille de lotus naturelle.
Les microfibres de cellulose constituant le cœur du matériau poreux conforme à l’invention ont généralement une largeur variant de 1 à 7 pm environ, une longueur variant de 10 à 100 pm environ et une épaisseur variant de 1 à 7 pm. Elles peuvent être elles-mêmes constituées d’une juxtaposition de microsphères de cellulose dont les dimensions individuelles (diamètres) varient généralement de 1 à 7 pm. Les microfibres de cellulose, et le cas échéant les microsphères de cellulose constituant lesdites microfibres de cellulose, comportent en outre à leur surface des nanoparticules de cellulose dont les dimensions moyennes (diamètre) varient généralement de 10 à 50 nm.
Le matériau conforme à l’invention présente une section poreuse comprenant les microfibres de cellulose.
Les microsphères de cellulose présentes en surface du matériau, reposent sur les microfibres de cellulose constituant le cœur du matériau.
Ces microsphères de cellulose ont des dimensions moyennes (diamètre) variant de 1 à 7 pm environ et comportent à leur surface des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose.
Les nanofeuillets de cellulose présents à la surface des microsphères de cellulose ont des dimensions moyennes pouvant varier de 50 à 350 nm en largeur, de 100 à 500 nm en hauteur et de 10 à 25 nm en épaisseur. Les nanofibres de cellulose présentes à la surface des microsphères de cellulose ont des dimensions pouvant varier de 10 à 50 nm en largeur, de 100 à 500 nm en hauteur et de 10 à 25 nm d’épaisseur.
Sans vouloir être liés à une quelconque théorie, les Inventeurs de la présente demande pensent que les nanofeuillets de cellulose présents à la surface des microsphères de cellulose résultent de la juxtaposition, dans un même plan, d’une pluralité de nanofibres de cellulose. Les nanofeuillets sont majoritairement présents par rapport aux nanofibres.
Le volume poreux (ou porosité) du matériau poreux de l’invention peut être calculé par la formule suivante :
Porosité (%) = (l-(da/dc)) xlOO, dans laquelle de est la densité théorique de la cellulose, soit 1600 mg/cm3, da est la densité mesurée du matériau obtenu.
Ledit volume poreux varie généralement de 80 à 98 % environ par rapport au volume total du matériau.
La densité du matériau poreux de l’invention varie généralement de 40 à 300 mg/cm3 environ.
Les pores du matériau poreux conforme à l’invention sont interconnectés et ont généralement une dimension moyenne variant de 3 à 50 pm.
Lorsque le matériau poreux cellulosique est obtenu selon les étapes 1) à 4) du procédé de l’invention, c'est-à-dire sans réaliser l’étape 5) optionnelle d’application d’un revêtement hydrophobe, ledit matériau poreux se présente sous la forme d’un matériau hydrophile, flexible, superabsorbant et à mémoire de forme. Ledit matériau est également biocompatible et biodégradable.
Selon l’invention, l’expression « à mémoire de forme » signifie que le matériau poreux conforme à l’invention, lorsqu’il est imbibé d’eau puis comprimé à l’air libre, reprend sa forme initiale après immersion dans l’eau avec un temps de recouvrement rapide, en particulier variant entre 1 et 5 secondes. Le temps de recouvrement est le temps nécessaire au matériau pour retrouver sa forme initiale, après compression lorsqu’il est immergé dans l’eau.
Compte tenu de son volume poreux important, ledit matériau poreux hydrophile présente également une faible conductivité thermique, en particulier une conductivité thermique variant de 30 à 45 mWm-'K'1, rendant ainsi son utilisation à titre de matériau d’isolation thermique particulièrement avantageuse.
Ainsi, l’invention a pour troisième objet, l’utilisation d’un matériau poreux cellulosique susceptible d’être obtenu selon les étapes 1) à 4) du procédé conforme à l’invention, et tel que défini dans le deuxième objet de l’invention, à titre de matériau d’isolation thermique.
Grâce à ses propriétés de biocompatibilité et de biodégradabilité, ledit matériau poreux peut également être utilisé dans le domaine biomédical, en particulier comme pansement, notamment comme pansement contenant des substances actives.
Selon l’invention, les termes « biocompatible » et « biocompatibilité » utilisés dans la présente description, signifient que ledit matériau n’interfère pas et ne dégrade pas le milieu biologique dans lequel il est susceptible d’être utilisé.
Ainsi, l’invention a également pour objet le matériau poreux cellulosique susceptible d’être obtenu selon les étapes 1) à 4) du procédé conforme à l’invention, et tel que défini dans le deuxième objet de l’invention, pour une utilisation à titre de dispositif médical, en particulier à titre de pansement.
Enfin, un tel matériau poreux peut également être fonctionnalisé, en particulier par des nanoparticules fonctionnelles telles que des nanoparticules métalliques ou d’oxydes métalliques, et dans ce cas être utilisé pour la dépollution de l’air ou de l’eau.
Lorsque le matériau poreux cellulosique est obtenu selon les étapes 1) à 5) du procédé de l’invention, c'est-à-dire selon un procédé comprenant l’étape 5) optionnelle de traitement par un agent hydrophobisant, il comprend alors en outre au moins une couche superficielle d’un revêtement hydrophobe. Dans ce cas, ledit matériau poreux, outre ses propriétés isolantes thermiquement, est également superhydrophobe et auto-nettoyant.
Par conséquent, un quatrième objet de l’invention est l’utilisation d’un matériau poreux cellulosique susceptible d’être obtenu selon les étapes 1) à 5) du procédé conforme à l’invention, ou tel que défini dans le deuxième objet de l’invention, ledit matériau comportant en outre au moins une couche superficielle d’un revêtement hydrophobe, à titre de matériau superhydrophobe et auto-nettoyant.
Ledit matériau comportant un revêtement hydrophobe présente également la particularité d’être oléophile. Ledit matériau peut ainsi également être utilisé à titre de filtre pour la séparation d’un liquide huileux et d’un liquide aqueux.
La présente invention est illustrée par les exemples de réalisation suivants, auxquels elle n'est cependant pas limitée.
EXEMPLES
Les matières premières utilisées dans les exemples qui suivent sont listées ci- après : - Acide trifluoroacétique 12,98 M (Fischer Scientific), - Cellulose microcristalline vendue sous la dénomination commerciale Cellulose Microcristalline par la société Fischer Scientific, - Ethanol absolu à 99,8 % (Sigma Aldrich), - Toluène (Sigma Aldrich), - Acétoxysilane vendu sous la dénomination commerciale Elastosil ® E43 par la société Transfer Multisort Elektronik (TME), - Cire de paraffine vendue par la société Fischer Scientific.
Caractérisations physico-chimiques
Microscopie électronique à balayage (MEB) :
Les matériaux poreux préparés dans les exemples qui suivent ont été métallisés au platine par pulvérisation cathodique à l’argon à l’aide d’un appareil vendu sous la dénomination commerciale EMME020 par la société Leica, puis observées à l’aide d’un microscope électronique à balayage FEG FEI Quanta 250 de la société FEI sous une tension de 5 kV.
Essai de Mémoire de forme :
Les essais ont été réalisés sur des échantillons de matériau poreux conforme à l’invention, obtenu sous les étapes 1) à 4) du procédé. Pour ce faire, l’échantillon à tester est imprégné d’eau, essoré par compression manuelle à l’air libre, puis immergé dans un récipient contenant de l’eau. Le temps nécessaire pour que l’échantillon retrouve sa forme initiale est alors mesuré à l’aide d’un chronomètre.
Mesure de la densité :
La densité a été calculée en divisant la masse du matériau par son volume.
Porosité
La porosité a été calculée en appliquant la formule :
Porosité (%) = (l-(da/dc)) x 100, dans laquelle de est la densité théorique de la cellulose, soit 1600 mg/cm3, da est la densité mesurée du matériau obtenu.
Conductivité thermique
La conductivité thermique a été déterminée à l’aide d’un appareil vendu sous la dénomination commerciale Hot Disk ® par la société Thermoconcept.
La méthode, régie par la Norme Internationale ISO 22007-2 :2008), est basée sur l'utilisation d'un capteur plan transitoire, dont l’adaptation est l’Analyseur de Propriétés Thermiques Hot Disk ® TPS 2500. La sonde Hot Disk ® se compose d’un motif conducteur électrique qui se présente sous la forme d’une double spirale qui a été gravée sur une fine feuille de métal (Nickel). Cette spirale est sérigraphiée sur des feuilles minces d'un matériau isolant (Kapton ou Mica).
Pour effectuer une mesure des propriétés thermiques, la sonde Hot Disk a été placée entre deux échantillons du matériau à caractériser - les surfaces des échantillons en contact avec la sonde étant planes et parallèles.
Le principe de base du système est de fournir au matériau à caractériser une puissance constante pendant un temps limité via la sonde Hot Disk afin de générer une augmentation de température de plusieurs degrés (1 à 3 degrés). La sonde Hot Disk a également été utilisée pour mesurer l’élévation de température, grâce à l’enregistrement de la variation de sa résistance électrique via un pont de Wheastone.
Mesure de la capacité d’absorption de l’eau
Les mesures sont été effectuées sur des échantillons de matériaux poreux obtenus selon les étapes 1) à 4) du procédé conforme à l’invention. L’échantillon de matériau est immergé dans un bêcher contenant 20 mL d’eau distillé pendant 3 heures. Puis cet échantillon est séché et pesé.
La capacité maximale d’absorption d’eau (Abs %) est alors calculée selon la formule suivante :
Abs (%) = (Mm-Ms)/Ms x 100, dans laquelle Mm est la masse de l’échantillon immergé pendant 3 heures dans l’eau distillé (en g) et Ms est la masse à l'état sec de l’échantillon (en g).
Mesure du caractère superhvdrophe (mouillabilité)
Les mesures sont été effectuées sur des échantillons de matériaux poreux obtenus selon les étapes 1) à 5) du procédé conforme à l’invention.
Le caractère hydrophobe des échantillons (mouillabilité) a été évalué par la mesure des angles de contact à l’aide d’un goniomètre (DIGIDROP ®).
Il est constitué d’une caméra, d’une source lumineuse, d’un écran de visualisation, d’un plateau et d’un piston motorisé. Une goutte d’eau formée par une seringue est déposée sur l’échantillon à tester. Après contact de la goutte avec la surface de l’échantillon, une photo se déclenche, la mesure de l’angle formé entre la surface et la tangente passant par la surface de la goutte se fait à l’aide d’un logiciel et d’un système d'acquisition. Le dépôt de la goutte d’eau sur le matériau est contrôlé automatiquement.
Une goutte est disposée (4 pL) sur la surface de l’échantillon à caractériser et on lance l’enregistrement vidéo. La première image sert à la mesure de l’angle statique. Ensuite, le plateau tourne jusqu’à obtenir une inclinaison suffisante pour atteindre l’angle d’avancée de la goutte. EXEMPLE 1 : Préparation de matériaux poreux cellulosiques selon le procédé conforme à l’invention
Dans cet exemple, on a préparé des matériaux poreux cellulosiques conformes à l’invention selon les étapes 1) à 4) du procédé en faisant varier la durée de l’étape 1) de dissolution/hydrolyse de la cellulose dans l’acide trifluoroacétique afin de mettre en évidence l’effet de la durée de cette étape sur la structure tridimensionnelle finale des matériaux correspondants.
On a préparé 5 tubes à essai (tubes 1 à 5) contenant chacun 3,5 g de cellulose microcristalline dans 100 ml d’acide trifluoroacétique 12,98 M. Chacun des tubes a ensuite été hermétiquement scellé à l’aide d’un bouchon et laissé à température ambiante (20°C) pendant toute la durée de l’étape 1) de dissolution/hydrolyse de la cellulose.
Les temps de dissolution/hydrolyse pour chacun des tubes ont été les suivants : Tube 1 : 7 jours, Tube 2 : 10 jours, Tube 3 : 13 jours et Tube 4 : 18 jours et Tube 6 : 24 jours. A la fin de l’étape de dissolution/hydrolyse, on a ajouté dans chacun des tubes 1 à 5, 61,5 ml d’éthanol (non solvant SI), de façon à avoir une fraction volumique FVsi égale à 0,38.
Les tubes ont ensuite été hermétiquement fermés et laissés à température ambiante (20°C) sans agitation, pendant toute la durée de l’étape de solidification de la cellulose, soit pendant 12 heures. A la fin de l’étape de solidification, chacune des structures poreuses ainsi obtenues a été récupérée et immergée pendant 2 heures dans 6 bains successifs d’éthanol à 99,8 %°puis séchée à l’air pendant 12 heures. On a ainsi obtenu des matériaux poreux cellulosiques conformes à l’invention que l’on a respectivement dénommés matériaux M7, M10, M13,M18et M24, relativement à la durée de l’étape 1) de dissolution/hydrolyse de la cellulose dans l’acide trifluoroacétique.
Des images prises par SEM du matériau M7 sont présentées sur la figure 1 annexée. Les figures la à le sont des images de la surface du matériau à différents grossissements (Fig. la : x 5000 ; Fig. lb : x 20000 et Fig. le : x 50000) et les figures ld à lf sont des images du même matériau en coupe transversale à différents grossissements (Fig. ld : x 5000 ; Fig. le : x 20000 et Fig. lf : x 50000).
Des images prises par SEM du matériau Ml3 sont présentées sur la figure 2 annexée. Les figures 2a à 2c sont des images de la surface du matériau à différents grossissements (Fig. 2a : x 5000 ; Fig. 2b : x 20000 et Fig. 2c : x 50000) et les figures 2d à 2f sont des images du même matériau en coupe transversale à différents grossissements (Fig. 2d : x 5000 ; Fig. 2e : x 20000 et Fig. 2f : x 50000).
Des images prises par SEM du matériau M24 sont présentées sur la figure 3 annexée. Les figures 3a à 3c sont des images de la surface du matériau à différents grossissements (Fig. 3a : x 5000 ; Fig. 3b : x 20000 et Fig. 3c : x 50000) et les figures 3d et 3e sont des images du même matériau en coupe transversale à différents grossissements (Fig. 3d : x 5000 ; Fig. 3e : x 20000).
Ces figures confirment que les matériaux poreux cellulosique conformes à l’invention sont bien constitués d’une matrice cellulosique de microfibres de cellulose enchevêtrées délimitant un réseau de pores interconnectés, et qu’ils comportent à leur surface un réseau de microsphères de cellulose auto-assemblées, la surface desdites microsphères comprenant en outre des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose. Leur structure est semblable d’un point de vue morphologique, quelle que soit la durée de l’étape 1) de dissolution/hydrolyse.
La figure 4 annexée est une représentation schématique de microsphères de cellulose comportant en surface un nanofeuillet de cellulose (Fig. 3a) et d’une microfibre de cellulose, elle-même constituée en partie de microsphères de cellulose et dont la surface comporte des nanoparticules de cellulose (Fig. 3b).
Les caractéristiques dimensionnelles du matériau M7 sont reportées dans le tableau 1 ci-après : TABLEAU 1
Les caractéristiques dimensionnelles du matériau Ml3, sont reportées dans le tableau 2 ci-après : TABLEAU 2
Il ressort de ces images et des tableaux 1 et 2 que les dimensions des nanofeuillets sont plus importantes pour le matériau Ml3 que pour le matériau M7. Par ailleurs, on observe plus de nanofeuillets sur le matériau Ml3 que sur le matériau M7.
Temps de recouvrement
Les résultats concernant l’influence de la durée de l’étape 1) sur temps de recouvrement sont présentés dans le tableau 3 ci-après :
TABLEAU 3
Ces résultats montrent que les matériaux conformes l’invention présentent un temps de recouvrement très court.
Densité. Porosité, absorption de l’eau et conductivité thermique
Les résultats obtenus pour les matériaux M7 à M24 sont présentés dans le tableau 4 ci-après : TABLEAU 4
EXEMPLE 2 : Préparation d’un matériau poreux cellulosique superhydrophobe et auto-nettoyant conforme à l’invention
Dans cet exemple, on a préparé un matériau poreux cellulosique superhydrophobe et auto-nettoyant selon les étapes 1) à 5) du procédé conforme à l’invention.
Pour ce faire, un échantillon des matériaux M7, M10, Ml3 et M24 tels que préparés ci-dessus à l’exemple 1 a été immergé pendant 5 minutes dans une solution d’Elastosil ® E43 à 1 % en masse dans l’hexane.
Après immersion, le matériau a été laissé à température ambiante et à l’air libre pendant 3 heures. On a ainsi obtenu des matériaux poreux cellulosiques superhydrophobes (MSH) que l’on a respectivement dénommés MSH7, MSH 10, MSH 13 et MSH24.
Des images prises par SEM du matériau MSH 13 après traitement hydrophobisant sont présentées sur la figure 5 annexée. Les figures 5a à 5c sont des images de la surface du matériau à différents grossissements (Fig. 5a : x 5000 ; Fig. 5b : x 20000 et Fig. 5c : x 50000) et les figures 5d et 5e sont des images du même matériau en coupe transversale à différents grossissements (Fig. 5d : x 5000 ; Fig. 5e : x 20000).
La figure 6 compare les morphologies de surface d’une feuille de Taro naturelle (Colocasia esculenta) et du matériau MSH13. Les figures 6a et 6b sont des images prises en microscopie électronique de la surface d’une feuille naturelle de Taro et la figure 6c est une photographie de la feuille de Taro sur laquelle repose une goutte d’eau. Les figures 6d et 6e sont des images prises en microscopie électronique de la surface du matériau MSH13 (Fig. 6d : x 11729 ; Fig. 6e : x 25 582) et la figure 6f est une photographie prise avec un appareil photo de marque Xperia ® (Sony) de la surface du matériau MSH 13 sur laquelle reposent des gouttes d’eau.
Ces images montrent que l’étape 5) de traitement avec un agent hydrophobisant n’altère pas la topologie de surface du matériau.
Des mesures du caractère superhydrophobe des matériaux ainsi obtenus ont ensuite été effectuées. Elles sont reportées dans le tableau 5 ci-après : TABLEAU 5
Par ailleurs, lorsque le matériau MSH 13 est incliné d’un angle de 4,5°, la goutte d’eau initialement présente sur la surface du matériau roule.
Ces résultats démontrent que le traitement hydrophobisant n’est pas le seul paramètre influant sur le caractère superhydrophe des matériaux conforme à l’invention mais que la topologie de leur surface a également une influence puisque le matériau MSH 13 ayant subi une étape 1) de dissolution/hydrolyse de 13 jours, présente un caractère superhydrophobe plus marqué que les matériaux MSH7 et MSH 10.
Claims (27)
- REVENDICATIONS1. Procédé de préparation d’un matériau poreux constitué d’une matrice cellulosique de microfibres de cellulose enchevêtrées, ledit matériau comportant à sa surface un réseau de microsphères de cellulose auto-assemblées, la surface desdites microsphères comprenant en outre des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte au moins les étapes suivantes : 1) la dissolution et l’hydrolyse concomitante d’un matériau cellulosique dans un volume Va d’une solution d’acide trifluoroacétique pour obtenir une solution de cellulose hydrolysée, ladite étape 1 ) étant réalisée dans un récipient hermétiquement fermé ; 2) la solidification de la cellulose hydrolysée, par ajout, à la solution de cellulose hydrolysée obtenue ci-dessus à l’étape précédente, d’un volume Vsi d’un non solvant SI de la cellulose, ledit non solvant SI étant choisi parmi les solvants polaires protiques différents de l’eau et les solvants polaires aprotiques, la fraction volumique dudit non solvant SI (FVsi) étant telle que FVsi = Vsi/(Vsi+Va) et varie de 0,3 à 0,8, pour obtenir une structure cellulosique poreuse solide dont les pores renferment un mélange d’acide trifluoroacétique et de non solvant de la cellulose, ladite étape 2) étant réalisée dans un récipient hermétiquement fermé ; 3) l’élimination de l’acide trifluoroacétique par immersion de la structure cellulosique poreuse obtenue ci-dessus à l’étape précédente dans un ou plusieurs bains successifs d’un non solvant S2 de la cellulose, ledit non solvant S2 étant choisi parmi les solvants organiques volatiles, 4) le séchage de ladite structure poreuse par évaporation des non solvants SI et S2 à l’air libre pour obtenir ledit matériau poreux.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau cellulosique est choisi parmi les végétaux bruts et les celluloses purifiées.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau cellulosique est une cellulose purifiée choisie parmi la cellulose microcristalline et l’acétate de cellulose.
- 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de matériau cellulosique utilisée lors de l’étape 1) varie de 0,5 à 25 % en masse par rapport au volume total de la solution d’acide trifluoroacétique.
- 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau cellulosique est une cellulose purifiée, et qu’il est utilisé en une quantité variant de 0,5 à 8 % en masse, par rapport au volume total de la solution d’acide trifluoroacétique.
- 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape 1) de dissolution/hydrolyse du matériau cellulosique est conduite à une température variant de 5 à 60°C.
- 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau cellulosique est une cellulose purifiée, que l’étape 1) est réalisée à une température de 15 à 25°C, et que la durée de l’étape 1) varie de 10 à 30 jours.
- 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la molarité de la solution d’acide trifluoroacétique utilisée lors de l’étape 1) varie de 6 à 13 M.
- 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les solvants polaires protiques, utilisables à titre de solvants SI lors de l’étape 2), sont choisis parmi les alcools ayant de 1 à 4 atomes de carbone.
- 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les solvants polaires protiques utilisables à titre de solvants SI lors de l’étape 2), sont choisis parmi le méthanol et l’éthanol.
- 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors l’étape 2), la fraction volumique FVsi varie de 0,35 à 0,5.
- 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le solvant SI est l’éthanol, et la fraction volumique FVsi varie de 0,36 à 0,46.
- 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de l’étape 2) de solidification de la cellulose hydrolysée varie de 50 minutes à 12 heures.
- 14. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le solvant S2 utilisable lors de l’étape 3) d’élimination de l’acide trifluoroacétique est identique au solvant SI et est choisi parmi le chloroforme, le toluène, l’hexane, l’acétone, le méthanol, l’éthanol et le propanol.
- 15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape 4) de séchage de la structure cellulosique poreuse obtenue à l’étape 3) est réalisée à température ambiante.
- 16. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une étape 5) de traitement du matériau poreux cellulosique obtenu à l’issue de l’étape 4) de séchage avec un composé hydrophobisant.
- 17. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’agent hydrophobisant est choisi parmi les polymères siliconés, les fluorosilanes, l’acide polylactique, le poly(P-hydroxybutyrate) ; les cires animales et végétales et les cires synthétiques.
- 18. Matériau poreux cellulosique susceptible d’être obtenu par la mise en œuvre du procédé tel que défini à l’une quelconque des revendications précédentes, ledit matériau étant caractérisé en ce qu’il est constitué d’une matrice cellulosique de microfibres de cellulose enchevêtrées délimitant un réseau de pores interconnectés et constituant le cœur dudit matériau, ledit matériau comportant à sa surface un réseau de microsphères de cellulose auto-assemblées, la surface desdites microsphères comprenant en outre des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose.
- 19. Matériau selon la revendication 18, caractérisé en ce que les microfibres de cellulose constituant le cœur du matériau poreux ont une largeur variant de 1 à 7 pm, une longueur variant de 10 à 100 pm et une épaisseur variant de 1 à 7 pm.
- 20. Matériau selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que les microfibres de cellulose comportent en outre à leur surface des nanoparticules de cellulose dont les dimensions moyennes (diamètre) varient de 10 à 50 nm.
- 21. Matériau selon l’une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que les microsphères de cellulose ont des dimensions moyennes (diamètre) variant de 1 à 7 pm et comportent à leur surface des nanofeuillets et des nanofibres de cellulose.
- 22. Matériau selon l’une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisé en ce que : - les nanofeuillets de cellulose présents à la surface des microsphères de cellulose ont des dimensions moyennes variant de 50 à 350 nm en largeur, de 100 à 500 nm en hauteur et de 10 à 25 nm en épaisseur ; et en ce que - les nanofibres de cellulose présentes à la surface des microsphères de cellulose ont des dimensions variant de 10 à 50 nm en largeur, de 100 à 500 nm en hauteur et de 10 à 25 nm d’épaisseur.
- 23. Matériau selon l’une quelconque des revendications 18 à 22, caractérisé en ce qu’il est obtenu selon les étapes 1 à 4) du procédé tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 15, et en ce qu’il se présente sous la forme d’un matériau hydrophile, flexible, superabsorbant et à mémoire de forme.
- 24. Matériau selon la revendication 23, pour une utilisation à titre de dispositif médical.
- 25. Matériau selon l’une quelconque des revendications 18 à 22, caractérisé en ce qu’il est obtenu selon les étapes 1 à 5) du procédé tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 17, et en ce qu’il comprend en outre au moins une couche superficielle d’un revêtement hydrophobe.
- 26. Utilisation d’un matériau tel que défini à l’une quelconque des revendications 18 à 23, à titre de matériau d’isolation thermique.
- 27. Utilisation d’un matériau tel que défini à l’une quelconque des revendications 18 à 22 et 25, à titre de matériau superhydrophobe et auto-nettoyant ou à titre de filtre pour la séparation d’un liquide huileux et d’un liquide aqueux.
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| US20210277279A1 (en) * | 2018-03-02 | 2021-09-09 | Seton Hall University | Photoactive Polymer Coatings |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670469B1 (en) * | 1997-12-14 | 2003-12-30 | Thuringisches Institut Fur Textil-Und Kunststoff-Forschung E.V. | Method for producing regular porous cellulose pearls, corresponding cellulose pearls and use thereof |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670469B1 (en) * | 1997-12-14 | 2003-12-30 | Thuringisches Institut Fur Textil-Und Kunststoff-Forschung E.V. | Method for producing regular porous cellulose pearls, corresponding cellulose pearls and use thereof |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210277279A1 (en) * | 2018-03-02 | 2021-09-09 | Seton Hall University | Photoactive Polymer Coatings |
| CN120268248A (zh) * | 2025-06-11 | 2025-07-08 | 山东蓝色时光新材料有限公司 | 一种用于水过滤的三维纳米纤维管状过滤膜及其制备方法 |
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