Controlling the rate of water-induced switching in mechanically dynamic cellulose nanocrystal composites

Macromolecules

Volumn 46, Issue 20, 2013, Pages 8203-8212

  Dagnon, Koffi L ^a   Way, Amanda E ^a   Carson, Sidney O ^a   Silva, Jorge ^a   Maia, Joao ^a   Rowan, Stuart J ^a  

^a Case Western Reserve University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINES; CELLULOSE; CELLULOSE DERIVATIVES; CELLULOSE NANOCRYSTALS; CHARGE DENSITY; COMPOSITE MATERIALS; DENSITY (SPECIFIC GRAVITY); DYNAMICS; NANOCOMPOSITES; SWELLING;

DIFFUSION OF WATER; FUNCTIONALIZATIONS; MECHANICAL SOFTENING; MECHANICAL SWITCHING; NANOCOMPOSITE SAMPLES; RHEOLOGICAL STUDIES; WATER SWELLING; WATER-INDUCED;

SWITCHING FREQUENCY;

CELLULOSE DERIVATIVES; COMPOSITES; MECHANICAL PROPERTIES;

EID: 84886604037     PISSN: 00249297     EISSN: 15205835     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ma4008187     Document Type: Article

References (118)

1. Cohen Stuart, M. A.; Huck, W. T. S.; Genzer, J.; Müller, M.; Ober, C.; Stamm, M.; Sukhorukov, G. B.; Szleifer, I.; Tsukruk, V. V.; Urban, M. W.; Winnik, F.; Zauscher, S.; Luzinov, I.; Minko, S. Nat. Mater. 2010, 9, 101-113
2. Alarcon, C. D. H.; Pennadam, S.; Alexander, C. Chem. Soc. Rev. 2005, 34, 276-285
3. Bawa, P.; Pillay, V.; Choonara, Y. E.; du Toit, L. C. Biomed. Mater. 2009, 4, 022001 (15pp)
4. Hu, J.; Liu, S. Macromolecules 2010, 43, 8315-8330
5. Maeda, S.; Hara, Y.; Yoshida, R.; Hashimoto, S. Int. J. Mol. Sci. 2010, 11, 52-66
6. Murphy, E. B.; Wudl, F. Prog. Polym. Sci. 2010, 35, 223-251
7. Burattini, S.; Greenland, B. W.; Chappell, D.; Colquhoun, H. M.; Hayes, W. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1973-1985
8. Ionov, L. J. Mater. Chem. 2010, 20, 3382-3390
9. Hu, J.; Meng, H.; Li, G.; Ibekwe, S. I. Smart Mater. Struct. 2012, 21, 053001
10. Wischerhoff, E.; Badi, N.; Laschewsky, A.; Lutz, J. F. Adv. Polym. Sci. 2011, 240, 1-33
11. Urban, M. W. Polym. Rev. 2006, 46, 329-339
12. Mendes, P. M. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2512-2529
13. Appel, E. A.; del Barrio, J.; Loh, X. J.; Scherman, O. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 6195-6214
14. Buerkle, L. E.; Rowan, S. J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 6089-6102
15. Kim, P.; Zarzar, L. D.; He, X. M.; Grinthal, A.; Aizenberg, J. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2011, 15, 236-245
16. Diaz, D. D.; Kuehbeck, D.; Koopmans, R. J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 427-448
17. Ahn, S. K.; Kasi, R. M.; Kim, S. C.; Sharma, N.; Zhou, Y. Soft Matter 2008, 4, 1151-1157
18. Urban, M. W. Prog. Polym. Sci. 2009, 34, 679-687
19. Tokarev, I.; Motornov, M.; Minko, S. J. Mater. Chem. 2009, 38, 6932-6948
20. Lendlein, A.; Kelch, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 2034-2057
21. Liu, C.; Qin, H.; Mather, P. T. J. Mater. Chem. 2007, 17, 1543-1558
22. Cho, J. W.; Kim, J. W.; Jung, Y. C.; Goo, N. S. Macromol. Rapid Commun. 2005, 26, 412-416
23. Viry, L.; Mercader, C.; Miaudet, P.; Zakri, C.; Derre, A.; Kuhn, A.; Maugey, M.; Poulin, P. J. Mater. Chem. 2010, 20, 3487-3495
24. Satarkar, N. S.; Hilt, J. Z. Acta Biomater. 2008, 4, 11-16
25. Cranston, E. D.; Gray, D. G. Biomacromolecules 2006, 7, 2522-2530
26. Zhang, K.; Wu, X. Y. Biomaterials 2004, 25, 5281-5291
27. Xiang, Y. Q.; Chen, D. J. Eur. Polym. J. 2007, 43, 4178-4187
28. You, J. O.; Auguste, D. T. Langmuir 2010, 26, 4607-4612
29. Sheeney-Haj-Ichia, L.; Sharabi, G.; Willner, I. Adv. Funct. Mater. 2002, 12, 27-32
30. Schmidt, D. J.; Cebeci, F. C.; Kalcioglu, Z. I.; Wyman, S. G.; Ortiz, C.; Van Vliet, K. J.; Hammond, P. T. ACS Nano 2009, 3, 2207-2216
31. Wood, K. C.; Zacharia, N. S.; Schmidt, D. J.; Wrightman, S. N.; Andaya, B. J.; Hammond, P. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 2280-2285
32. Etika, K. C.; Cox, M. A.; Grunlan, J. C. Polymer 2010, 51, 1761-1770
33. Grunlan, J. C.; Liu, L.; Regev, O. J. Colloid Interface Sci. 2008, 317, 346-349
34. Grunlan, J. C.; Liu, L.; Kim, Y. S. Nano Lett. 2006, 6, 911-915
35. Hsu, L.; Weder, C.; Rowan, S. J. J. Mater. Chem. 2011, 21, 2812-2822
36. Wanasekara, N. W.; Stone, D. A.; Wnek, G. E.; Korley, L. T. J. Macromolecules 2012, 45, 9092-9099
37. Stone, D. A.; Wanasekara, N. D.; Jones, D. H.; Wheeler, N. R.; Wilusz, E.; Zukas, W.; Wnek, G. E.; Korley, L. T. J. ACS Macro Lett. 2012, 1, 80-83
38. Wanasekara, N. W.; Korley, L. T. J. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2013, 51, 463-467
39. Motokawa, T.; Tsuchi, A. Biol. Bull. 2003, 205, 261-275
40. Wilkie, I. C. J. Exp. Biol. 2002, 205, 159-165
41. Szulgit, G. K.; Shadwick, R. E. J. Exp. Biol. 2000, 203, 1539-1550
42. Koob, T. J.; Koob-Emunds, M. M.; Trotter, J. A. J. Exp. Biol. 1999, 202, 2291-2301
43. Capadona, J. R.; Shanmuganathan, K.; Tyler, D. J.; Rowan, S. J.; Weder, C. Science 2008, 319, 1370-1374
44. Shanmuganathan, K.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C. Prog. Polym. Sci. 2010, 35, 212-222
45. Moon, R. J.; Marini, A.; Nairn, J.; Simonsen, J.; Youngblood, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3941-3994
46. Eichhorn, S. J.; Dufresne, A.; Aranguren, M.; Marcovich, N. E.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Thielemans, W.; Roman, M.; Renneckar, S.; Gindl, W.; Veigel, S.; Keckes, J.; Yano, H.; Abe, K.; Nogi, M.; Nakagaito, A. N.; Mangalam, A.; Simonsen, J.; Benight, A. S.; Bismarck, A.; Berglund, L. A.; Peijs, T. J. Mater. Sci. 2010, 45, 1-33
47. Habibi, Y.; Lucia, L. A.; Rojas, O. J. Chem. Rev. 2010, 110, 3479-3500
48. Eichhorn, S. J. ACS Macro Lett. 2012, 1, 1237-1239
49. Tingaut, P.; Zimmerman, T.; Sèbe, G. J. Mater. Chem. 2012, 22, 20105-20111
50. Csoka, L.; Hoeger, I. C.; Rojas, O. J.; Peszlen, I.; Pawlak, J. J.; Peralta, P. N. ACS Macro Lett. 2012, 1, 867-870
51. Uetani, K.; Yano, H. ACS Macro Lett. 2012, 1, 651-655
52. Ma, H.; Burger, C.; Hsiao, B. S.; Chu, B. ACS Macro Lett. 2012, 1, 213-216
53. Csoka, L.; Hoeger, I. C.; Rojas, O. J.; Peszlen, I.; Pawlak, J. J.; Peralta, P. N. ACS Macro Lett. 2012, 1, 876-870
54. Fleming, K.; Gray, D. G.; Matthews, S. Chem.-Eur. J. 2001, 7, 1831-1835
55. Habibi, Y.; Lucia, L. A.; Rojas, O. J. Chem. Rev. 2010, 110, 3479-3500
56. Tingaut, P.; Zimmerman, T.; Sèbe, G. J. Mater. Chem. 2012, 22, 20105-20111
57. Helbert, W.; Cavaille, J. Y.; Dufresne, A. Polym. Compos. 1996, 17, 604-611
58. Lin, N.; Huang, J.; Dufresne, A. Nanoscale 2012, 11, 3274-3294
59. Azizi Samir, M. A. S.; Alloin, F.; Dufresne, A. Biomacromolecules 2005, 6, 612-619
60. Siró, D.; Plackett, D. Cellulose 2010, 17, 459-494
61. Ben Azouz, K.; Ramires, E. C.; Van den Fonteyne, W.; El Kissi, N.; Dufresne, A. ACS Macro Lett. 2012, 1, 236-240
62. Fox, J.; Wie, J. J.; Greenland, B. W.; Burattini, S.; Hayes, W.; Colquhoun, H. M.; Mackay, M. E.; Rowan, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5362-5368
63. Fleming, K.; Gray, D.; Prasannan, S.; Matthews, S. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5224-5225
64. Woodhams, R. T.; Thomas, G.; Rodgers, D. K. Polym. Eng. Sci. 1984, 24, 1166-1171
65. Siqueira, G.; Bras, J.; Dufresne, A. Biomacromolecules 2009, 10, 425-432
66. Grunert, M.; Winter, W. T. J. Polym. Environ. 2002, 10, 27-30
67. Angles, M. N.; Dufresne, A. Macromolecules 2000, 33, 8344-8353
68. Siqueira, G.; Bras, J.; Dufresne, A. Polymer 2010, 2, 728-765
69. Kalashnikova, I.; Bizot, H.; Bertoncini, P.; Cathalaaand, B.; Capron, I. Soft Matter 2013, 9, 952-959
70. Pei, A.; Malho, J. M.; Ruokolainen, J.; Zhou, Q.; Berglund, L. A. Macromolecules 2011, 44, 4422-4427
71. Martínez-Sanz, M.; Lopez-Rubio, A.; Lagaron, J. M. Biomacromolecules 2012, 13, 3887-3899
72. Araki, J.; Wada, M.; Kuga, S. Langmuir 2001, 17, 21-27
73. Biyani, M. V.; Foster, E. J.; Weder, C. ACS Macro Lett. 2013, 2, 236-240
74. Tkalya, E.; Ghislandi, M.; Thielemans, W.; van der Schoot, P.; de With, G.; Koning, C. ACS Macro Lett. 2013, 2, 157-163
75. Huang, J.; Gu, Y. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2011, 16, 470-481
76. Padalkar, S.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Won, Y. H.; Stanciu, L. A.; Moon, R. J. J. Mater. Sci. 2011, 46, 5672-5679
77. Padalkar, S.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Won, Y. H.; Stanciu, L. A.; Moon, R. J. Langmuir 2010, 26, 8497-8502
78. van den Berg, O.; Capadona, J. R.; Weder, C. Biomacromolecules 2007, 8, 1353-1357
79. van den Berg, O.; Schroeter, M.; Capadona, J. R.; Weder, C. Biomacromolecules 2007, 8, 1353-1357
80. da Silva Perez, D.; Montanari, S.; Vignon, M. R. Biomacromolecules 2003, 4, 1417-1425
81. Habibi, Y.; Chanzy, H.; Vignon, M. R. Cellulose 2006, 13, 679-687
82. Saito, T.; Isogai, A. Biomacromolecules 2004, 5, 1983-1989
83. Dufresne, A. Molecules 2010, 15, 4111-4128
84. Roy, D.; Semsarilar, M.; Guthrie, J. T.; Perrier, S. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2046-2064
85. Zoppe, J. O.; Habibi, Y.; Rojas, O. J.; Venditti, R. A.; Johansson, L.-S.; Efimenko, K.; Österberg, M.; Laine, J. Biomacromolecules 2010, 11, 2683-2691
86. Araki, J.; Wada, M.; Kuga, S. Langmuir 2001, 17, 21-27
87. Lasseuguette, E. Cellulose 2008, 15, 571-580
88. Mangalam, A. P.; Simonsen, J.; Benight, A. S. Biomacromolecules 2009, 10, 497-504
89. Habibi, Y.; Goffin, A.-L.; Schiltz, N.; Duqesne, E.; Dubois, P.; Dufresne, A. J. Mater. Chem. 2008, 18, 5002-5010
90. Morandi, G.; Heath, L.; Thielemans, W. Langmuir 2009, 25, 8280-8286
91. Lindqvist, J.; Nyström, D.; Östmark, E.; Antoni, P.; Carlmark, A.; Johansson, M.; Hult, A.; Malmström, E. Biomacromolecules 2008, 9, 2139-2145
92. Lonnberg, H.; Zhou, Q.; Brumer, H., III; Teeri, T. T.; Malmstrom, E.; Hult, A. Biomacromolecules 2006, 7, 2178-2185
93. Yi, J.; Xu, Q.; Zhang, X.; Zhang, H. Polymer 2008, 49, 4406-4412
94. Kang, H.; Liu, R.; Huang, Y. Polym. Int. 2013, 62, 338-344
95. Shanmuganathan, K.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C. J. Mater. Chem. 2010, 20, 180-186
96. Capadona, J. R.; Shanmuganathan, K.; Trittschuh, S.; Seidel, S.; Rowan, S. J.; Weder, C. Biomacromolecules 2009, 10, 712-716
97. Shanmuganathan, K.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C. J. Mater. Chem. 2010, 20, 180-186
98. Shanmuganathan, K.; Capadona, J. R.; Rowan, S. J.; Weder, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 165-174
99. Dagnon, K. L.; Shanmuganathan, K.; Weder, C.; Rowan, S. J. Macromolecules 2012, 45, 4707-4715
100. Mendez, J.; Annamalai, P. K.; Eichhorn, S. J.; Rusli, R.; Rowan, S. J.; Foster, E.; Weder, C. Macromolecules 2011, 44, 6827-6835
101. Capadona, J. R.; Tyler, D. J.; Zorman, C. A.; Rowan, S. J.; Weder, C. MRS Bull. 2012, 37, 581-589
102. For example, see: Jorfi, M.; Roberts, M. N.; Foster, E. J.; Weder, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 1517-1526
103. Rusli, R.; Shanmuganathan, K.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Eichhorn, S. J. Biomacromolecules 2011, 12, 1363-1369
104. Fox, J. D.; Capadona, J. R.; Marasco, P. D.; Rowan, S.J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5167-5174
105. Way, A. E.; Hsu, L.; Shanmuganathan, K.; Weder, C.; Rowan, S. J. ACS Macro Lett. 2012, 1, 1001-1006
106. Yuan, H.; Nishiyama, Y.; Wada, M.; Kuga, S. Biomacromolecules 2006, 7, 696-700
107. Samir, M. A. S. A.; Alloin, F.; Gorecki, W.; Sanchez, J.-Y.; Dufresne, A. J. Phys. Chem. B 2006, 108, 10845-10852
108. Samir, M. A. S. A.; Alloin, F.; Sanchez, J.-Y.; Kissi, N. E.; Dufresne, A. Macromolecules 2004, 37, 1386-1393
109. Kumar, S.; Hofmann, M.; Steinmann, B.; Foster, E. J.; Weder, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 5399-5407
110. Wik, V. M.; Aranguren, M. I.; Mosiewicki, M. A. Polym. Eng. Sci. 2011, 51, 1389-1396
111. Goffin, A.-L.; Raquez, J.-M.; Duquesne, E.; Siqueira, G.; Habibi, Y.; Dufresne, A.; Dubois, Ph. Polymer 2011, 52, 1532-1538
112. Rusli, R.; Shanmuganathan, K.; Rowan, S. J.; Weder, C.; Eichhorn, S. J. Biomacromolecules 2010, 11, 762-768
113. Malkin, A.; Isayev, A. Rheology: Concepts, Methods, and Applications; ChemTech Publishing: Toronto, 2006; p 216.
114. Ouali, N.; Cavaille, J. Y.; Perez, J. Plast., Rubber Compos. Process. Appl. 1991, 16, 55-60
115. Takayanaki, M.; Uemura, S.; Minami, S. J. Polym. Sci., Part C 1964, 5, 113-122
116. Halpin, J. C.; Kardos, J. L. J. Appl. Phys. 1972, 43, 2235-2241
117. Gong, G.; Pyo, J.; Mathew, A. P.; Oksman, K. Composites, Part A 2011, 42, 1275-1282
118. Ma, H.; Burger, C.; Hsiao, B. S.; Chu, B. ACS Macro Lett. 2012, 1, 723-726