Mohan, Tamilselvan und Bračič, Doris und Chandran, Nagaraj und Thomas, Harter und Fener, Resul und Dennstedt, Anne und Milow, Barbara und Ganesan, Kathirvel und Ulrich, Hirn und Rupert, Kargl und Karin, Stana Kleinscheck (2026) Hierarchically Engineered Nanocellulose-Halloysite Composite Foams for Integrated Thermal Insulation and Intrinsic Fire Resistance. Small, e75920. Wiley. doi: 10.1002/smll.75920. ISSN 1613-6810.
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Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/smll.75920
Kurzfassung
Achieving the simultaneous integration of thermal insulation, mechanical robustness, hydrophobicity, and intrinsic flameretardancy in bio-based porous materials remains a major challenge. Here, we report a hierarchically engineered nanocomposite foam composed of nanofibrillated cellulose (NFC), alkyl ketene dimer (AKD), and halloysite nanotubes (HNT), designed via a multiscale structure–property approach. Incorporation of HNT (1–10 wt%) reinforces the fibrillar network and introduces a hierarchical macro–mesoporous architecture, while AKD imparts durable hydrophobicity with water contact angles of 133–154°.The foams exhibit low thermal conductivity (0.031–0.046 W m-1 K-1 ), high compressive modulus (∼1.1 MPa), and excellent deformability (∼80% strain). The materials display outstanding flame retardancy, with combustion velocities reduced by overan order of magnitude (∼6 to ∼0.1 cm s-1 ) and clear self-extinguishing behavior. Thermal analysis reveals enhanced stability and increased char yield (∼45%), consistent with modified degradation pathways. Thermal cycling tests (10 cycles, 25°C–80°C) confirm structural stability with no pore collapse and negligible change in thermal conductivity (≤2.2%). This multifunctionality arises from the synergy between halloysite-induced barrier effects, hierarchical structural reinforcement, and controlled interfacial chemistry, providing a scalable route to sustainable, lightweight, and fire-safe insulation materials without toxic additives.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/228509/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Hierarchically Engineered Nanocellulose-Halloysite Composite Foams for Integrated Thermal Insulation and Intrinsic Fire Resistance | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | 26 September 2026 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Small | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1002/smll.75920 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Seitenbereich: | e75920 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Herausgeber: |
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| Verlag: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1613-6810 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | fire-resistance; foam; halloysite; mechanical properties; nanocomposite; nanofibrillated cellulose; thermal insulation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programm: | Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programmthema: | Straßenverkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Schwerpunkt: | Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Forschungsgebiet: | V ST Straßenverkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | V - ZFRV-Structure | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institute & Einrichtungen: | Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Aerogele und hochporöse Werkstoffe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Ganesan, Dr. Kathirvel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 04 Nov 2026 10:31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 04 Nov 2026 10:31 |
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