Nanoscale Mechanism of Moisture-Induced Swelling in Wood Microfibril Bundles

Nanoscale Mechanism of Moisture-Induced Swelling in Wood Microfibril Bundles

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

Paajanen, Antti; Zitting, Aleksi; Rautkari, Lauri; Ketoja, Jukka A.; Penttilä, Paavo A.

Tiivistelmä

<p>Understanding nanoscale moisture interactions is fundamental to most applications of wood, including cellulosic nanomaterials with tailored properties. By combining X-ray scattering experiments with molecular simulations and taking advantage of computed scattering, we studied the moisture-induced changes in cellulose microfibril bundles of softwood secondary cell walls. Our models reproduced the most important experimentally observed changes in diffraction peak locations and widths and gave new insights into their interpretation. We found that changes in the packing of microfibrils dominate at moisture contents above 10-15%, whereas deformations in cellulose crystallites take place closer to the dry state. Fibrillar aggregation is a significant source of drying-related changes in the interior of the microfibrils. Our results corroborate the fundamental role of nanoscale phenomena in the swelling behavior and properties of wood-based materials and promote their utilization in nanomaterials development. Simulation-assisted scattering analysis proved an efficient tool for advancing the nanoscale characterization of cellulosic materials.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Zitting Aleksi Orcid -palvelun logo

Rautkari Lauri Orcid -palvelun logo

Penttilä Paavo Orcid -palvelun logo

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Paajanen Antti Orcid -palvelun logo

Ketoja Jukka A. Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

22

Numero

13

Sivut

5143-5150

Julkaisu­foorumi

63709

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia; Materiaalitekniikka; Lääketieteen tekniikka; Nanoteknologia

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1021/acs.nanolett.2c00822

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä

Nanoscale Mechanism of Moisture-Induced Swelling in Wood Microfibril Bundles - Tiedejatutkimus.fi