সেলুলোজ, পৃথিবীর সবচেয়ে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া প্রাকৃতিক পলিমার, যা উদ্ভিদ কোষ প্রাচীরের গঠন তৈরি করে। এর অনন্য বৈশিষ্ট্য এটিকে টেক্সটাইল, কাগজ, বায়োমেটেরিয়াল এবং শক্তি প্রয়োগের জন্য মূল্যবান করে তোলে। তবে, সেলুলোজের উচ্চ স্ফটিকতা এবং শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন নেটওয়ার্ক এটিকে প্রচলিত দ্রাবকগুলিতে অদ্রবণীয় করে তোলে, যা এর শিল্প সম্ভাবনাকে সীমিত করে।

সাম্প্রতিক গবেষণা লিথিয়াম লবণ দ্রবণ—বিশেষ করে লিথিয়াম ব্রোমাইড (LiBr)—সেলুলোজ দ্রবীভূত করার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল দ্রাবক ব্যবস্থা হিসেবে চিহ্নিত করেছে। এই নিবন্ধটি ডেটা-চালিত দৃষ্টিকোণ থেকে LiBr-ভিত্তিক সেলুলোজ দ্রবীভূতকরণের প্রক্রিয়া, গতিশীলতা, প্রভাব বিস্তারকারী কারণ, প্রয়োগ এবং চ্যালেঞ্জগুলি বিশ্লেষণ করে।

লিথিয়াম আয়ন (Li+) এর ব্যতিক্রমী উচ্চ চার্জ ঘনত্ব রয়েছে ( 52 C·mm ^-3 ), যা সোডিয়াম ( 12 C·mm ^-3 ) বা পটাসিয়াম আয়ন ( 7 C·mm ^-3 ) এর চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। এটি আন্তঃআণবিক হাইড্রোজেন বন্ধনগুলিকে ব্যাহত করে সেলুলোজ হাইড্রোক্সিল গ্রুপের সাথে শক্তিশালী সমন্বয় সক্ষম করে।

সেলুলোজের হাইড্রোজেন বন্ধন ( 20-40 kJ/mol প্রতি বন্ধন) একটি শক্তিশালী স্ফটিক কাঠামো তৈরি করে। Li+ সমন্বয় এই মিথস্ক্রিয়াগুলিকে দুর্বল করে, পর্যাপ্ত Li+ ঘনত্বের সাথে সম্পূর্ণ নেটওয়ার্কের ব্যাঘাত ঘটে।

DMSO এবং DMAc-এর মতো পোলার অ্যাপ্রোটিক দ্রাবকগুলি Li+ এবং দ্রবীভূত সেলুলোজ শৃঙ্খলকে স্থিতিশীল করে দ্রবীভূতকরণকে বাড়িয়ে তোলে। সর্বোত্তম দ্রাবক ব্যবস্থা উপযুক্ত দ্রবণীয়তা পরামিতিগুলির সাথে উচ্চ ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবকগুলিকে একত্রিত করে।

লিথিয়াম লবণগুলির মধ্যে দ্রবীভূত করার ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়:

• কার্যকর দ্রাবক: LiI, LiBr, LiSCN, LiClO ₄
• শুধুমাত্র ফোলা এজেন্ট: LiCl, LiNO ₃

কার্যকর দ্রাবকগুলিতে বৃহত্তর, কম চার্জ-ঘন অ্যানিয়নগুলি Li+ সমন্বয় সাইটের জন্য প্রতিযোগিতা কমিয়ে দেয়।

মাইক্রোক্রিস্টালাইন সেলুলোজ (MCC) সাসপেনশন দ্রবীভূত হওয়ার সময় অস্বচ্ছ থেকে স্বচ্ছ হয়ে যায়। টার্বিডিটি পরিমাপ দেখায় যে এই প্রক্রিয়ার জন্য সাধারণত 80-100°C-এ 2-4 ঘন্টা প্রয়োজন।

পোলারাইজড আলো মাইক্রোস্কোপি স্ফটিক ডোমেন আকারের প্রগতিশীল হ্রাস প্রকাশ করে, সম্পূর্ণ দ্রবীভূতকরণের সাথে সম্পূর্ণ অদৃশ্য হয়ে যাওয়া সম্পর্কযুক্ত।

তিনটি স্বতন্ত্র সান্দ্রতা পর্যায় দেখা যায়:

1. বিচ্ছুরণ পর্যায়: নূন্যতম সান্দ্রতা বৃদ্ধি (0-30 মিনিট)
2. দ্রুত দ্রবীভূতকরণ: সান্দ্রতা বৃদ্ধি (30-120 মিনিট)
3. অবক্ষয়: ক্রমবর্ধমান সান্দ্রতা হ্রাস (>120 মিনিট)

আরহেনিয়াস বিশ্লেষণ 40-60 kJ/mol এর দ্রবীভূতকরণ সক্রিয়করণ শক্তি প্রকাশ করে, যা উল্লেখযোগ্য তাপমাত্রা সংবেদনশীলতা নির্দেশ করে। সর্বোত্তম তাপমাত্রা সেলুলোজ অবক্ষয়ের বিরুদ্ধে দ্রবীভূতকরণের হারের ভারসাম্য বজায় রাখে।

উচ্চতর DP সেলুলোজ ( >500 গ্লুকোজ ইউনিট ) বর্ধিত শৃঙ্খল জট এবং হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে উল্লেখযোগ্যভাবে ধীর দ্রবীভূতকরণ গতিবিদ্যা প্রদর্শন করে।

ছোট কণা ( <50 μm ) এর চেয়ে 3× দ্রুত দ্রবীভূত হয় বৃহত্তর অংশের তুলনায় পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল-থেকে-আয়তনের অনুপাত বৃদ্ধি হওয়ার কারণে।

নিয়ন্ত্রিত অ্যাসিড যোগ ( 0.1-1.0 M ) দ্রবীভূত হওয়ার সময় কমাতে পারে 50-70% এর মাধ্যমে:

• গ্লাইকোসিডিক বন্ধনের জল বিশ্লেষণ (DP হ্রাস করা)
• হাইড্রক্সিল গ্রুপের প্রোটোনেশন (হাইড্রোজেন বন্ধন দুর্বল করা)

LiBr দ্রবণগুলি উন্নত রঞ্জক গ্রহণ এবং কার্যকরী বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য ফাইবার পরিবর্তনের সুবিধা দেয়।

দ্রবীভূত সেলুলোজ চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ঝিল্লি, হাইড্রোক্যাল এবং ন্যানোফাইবারের অগ্রদূত হিসাবে কাজ করে।