Nanocellulose Based Functional Constructs for Clean water and Microwave Suppression

par Deepu Ambika Gopakumar

Thèse de doctorat en Sciences pour l'Ingénieur

Sous la direction de Thomas Sabu et de Yves Grohens.

Soutenue le 20-11-2017

à Lorient en cotutelle avec Mahatma Gandhi University , dans le cadre de École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère) , en partenariat avec Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL (laboratoire) .

Le président du jury était Nandakumar Kalarikkal.

Le jury était composé de Alain Dufresne, Eric Leroy, Hanna J. Maria.

  • Titre traduit

    Matériaux fonctionnels à base de nanocellulose pour la purification de l'eau et l’atténuation des micro-ondes


  • Résumé

    Après l'agriculture, l'industrie textile a engendré un important problème de pollution de l'eau car la plupart des produits chimiques provenant de ces industries sont hautement toxiques et affectent directement ou indirectement la santé humaine. La pollution électromagnétique (EM) est un autre problème important qui détériore les performances et la durée de vie des objets électroniques et nuit également à la santé humaine. Dans ce contexte, la nature fibreuse inhérente des nanomatériaux cellulosiques et leurs propriétés mécaniques remarquables, associées à une biocompatibilité et à une ressource durable, offrent un potentiel énorme en tant que composant dans les membranes de filtration de l'eau et les atténuateurs de micro-ondes verts. L'objectif principal de cette thèse est de fabriquer des objets fonctionnels à base de nanofibres de cellulose pour la filtration de l'eau et la suppression des micro-ondes. La méthode présentée dans ce manuscrit décrit un nouveau matériau absorbant à partir de nanofibres de cellulose par l'intermédiaire d'une méthode non solvatée utilisant l'acide de Meldrum comme agent d'estérification pour l'absorption de colorants toxiques. Cette innovation offre une nouvelle plate-forme pour le traitement de surface des nanofibres de cellulose utilisant une technologie verte sans solvant. Classiquement, les métaux ont été utilisés pour protéger les ondes électromagnétiques, mais sont fortement indésirables en raison de leurs inconvénients tels que des poids plus élevés, une nature corrosive et une difficulté de traitement en formes complexes. Les nano- papiers, à base de cellulose conductrice, peuvent offrir une solution verte à ce problème. La cellulose rendue conductrice présente une efficacité de blindage totale de plus de 20 B. Il s’agit d’une plate-forme efficace pour développer des atténuateurs verts respectueux de l'environnement.


  • Résumé

    After agriculture, the textile dyeing and finishing industry has generated a large water pollution problem as most of the chemicals coming from these industries are highly toxic and directly or indirectly affect human health. Another important issue is the Electro Magnetic (EM) pollution which deteriorates the performance and life of electronic gadgets and also adversely affects the human health. In this context, cellulose nanomaterial’s inherent fibrous nature and remarkable mechanical properties combined with low cost, biocompatibility and sustainable source, suggest huge potential as a component in water filtration membranes and green microwave attenuators in future. The main objective of this thesis is to fabricate cellulose nanofibers based functional constructs for clean water and microwave suppression. The presented unique method to produce novel absorbent material from cellulose nanofibers via non-solvent assisted method using Meldrum’s acid as an esterification agent for absorption of toxic dyes from water has not been addressed till date. This finding offers a new platform for the surface treatment of cellulose nanofibers using solvent free green technology. Conventionally, metals were used to shield EM waves but are highly undesirable due to their inherent drawbacks such as higher weights, corrosive nature and difficulty of processing into intricate shapes. Conductive cellulose nanopapers can offer a potential green feasible solution to this problem. The presented conductive cellulose nanopapers with an effective total shielding effectiveness of > 20 B will be a promising candidate for commercial device applications and will be an effective platform for developing eco-friendly green based attenuators.


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