Real time 4D X-ray microtomography Imaging and analysis of water transport mechanisms in sustainable paper straws

Syfte och mål

I nuläget saknas kvantitativa experimentella studier för vätsketransport med relevant spatial och temporal upplösning i cellulosafibernätverk. Detta projekt syftar till att förbättra förståelsen för det dynamiska samspelet mellan transportprocesser för vatten i cellulosafibernätverket. På så sätt kan andelen sorption av vatten i porer och cellväggar kvantifieras och strukturella förändringar av fibrerna och fibernätverket följas under den transienta processen. Målet är att skapa validerade beräkningsmodeller för transport av vatten i cellulosafiberstrukturer.

Förväntade effekter och resultat

Projektkonsortiet består av TetraPak, LU och RISE. Projektet kommer att bidra med värdefull kunskap som kommer att användas vid nyutvecklingen samt optimeringen av hållbara/miljövänliga pappersbaserade förpackningsmaterial. Resultaten från synkrotronförsöken kommer att identifiera materialstrukturen samt vattentransporten, kalibrera materialparametrar, verifiera digitala tvillingar/beräkningsmodeller och validera nyutvecklad teori. Detta kommer leda till ökad förståelse av pappersugrörs mekaniska egenskaper och strukturförändringar under vattenabsorption.

Planerat upplägg och genomförande

Fiberbaserade remsor med olika materialstrukturer och egenskaper kommer att avbildas med röntgentomografi. Denna teknik möjliggör tidsupplösta dynamiska studier med hög upplösning och in-situ studier av vattenabsorptionsprocesserna i fiberstrukturer. En experimentell provmiljö kommer att utvecklas, designas och byggas. Provmiljön kommer att användas i en laboratoriebaserad röntgenutrustning samt på ett strålrör, tex. ForMAX på MAXIV eller TOMCAT på PSI i Schweiz. De analyserade och digitaliserade strukturerna kommer att simuleras med hjälp av digitala tvilingar.