20.500.12556/DKUM-93094 Surface modified regenerated cellulosic materials with far infrared activity for biomedical applications doctoral dissertation Površinsko modificirani regenerirani celulozni materiali z aktivnostjo v daljnem infrardečem območju za biomedicinske namene doktorska disertacija This dissertation presents a comprehensive and systematic study on regenerated cellulosic-based materials, emphasizing surface modification, all-cellulose biocomposites, and advanced processing techniques aimed at creating sustainable multifunctional materials. The work begins with the surface modification of regenerated cellulose fibres (RCFs) using polyelectrolyte binders combined with functional particles such as zirconium carbide (ZrC) and germanium (Ge). These modifications significantly enhance far-infrared emission and heat retention properties, which are critical for biomedical textiles and functional clothing applications. Characterization methods including scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) confirmed successful surface coatings and chemical interactions while preserving fibre flexibility and mechanical integrity. The second part focuses on the fabrication of all-cellulose biocomposites (ACCs) using a green NaOH/urea solvent system paired with a vacuum-filtration-assisted impregnation method. This environmentally friendly approach results in fully bio-based composites with improved mechanical performance and enhanced interfacial bonding between cellulose polymorphs, confirmed by tensile testing and microscopy. These all-cellulose biocomposites offer promising potential as biodegradable, flexible packaging materials, contributing to circular and sustainable material development. Lastly, the dissertation explores 3D bioprinting of regenerated cellulose filaments processed via ionic liquid dissolution and coagulated using water. This method avoids hazardous chemicals typical in conventional cellulose processing. The printed filaments demonstrate strong mechanical properties and successful printing of complex geometries, validated through rheological and mechanical tests. This approach presents a cost-effective, green alternative for producing cellulose-based structural materials. Together, these studies demonstrate how regenerated cellulose, through innovative surface modification, green solvent systems, and additive manufacturing, can be transformed into multifunctional, sustainable materials with enhanced far-infrared emission and heat retention. The comprehensive use of characterization techniques supports material innovations with broad applications in textiles, biomedical fields, packaging, and engineering. Ta disertacija predstavlja celovito in sistematično študijo materialov na osnovi regenerirane celuloze, s poudarkom na površinski modifikaciji celuloznih biokompozitih in naprednih procesnih tehnikah za ustvarjanje trajnostnih večnamenskih materialov. Disertacija se začne s površinsko modifikacijo vlaken iz regenerirane celuloze (RCF) z uporabo polielektrolitskih veziv v kombinaciji s funkcionalnimi delci, kot sta karbid cirkonija (ZrC) in germanij (Ge). Te modifikacije bistveno povečajo daljno infrardeče sevanje in zadrževanje toplote, kar je zanimivo za biomedicinska tekstilna vlakna in funkcionalna oblačila. Metode karakterizacije, kot je elektronska mikroskopija (SEM), rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) in infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR), so potrdile uspešni površinski prevleko in kemijske interakcije, hkrati pa ohranile fleksibilnost in mehansko trdnost vlaken. Drugi del disertacije osredotočen na izdelavo celuloznih biokompozitov (ACC) z uporabo zelenega topilnega sistema NaOH/urea in postopka vakuumsko-filtracijske impregnacije. Ta okolju prijazen pristop omogoča izdelavo popolnoma bioosnovanih kompozitov z izboljšano mehansko zmogljivostjo in okrepljenim vmesnim povezovanjem med polimorfi celuloze, kar so potrdili mehanski preizkusi in mikroskopske analize. Celulozni biokompoziti kažejo velik potencial kot biološko razgradljivi in fleksibilni materiali za embalažo, prispevajoč k razvoju krožnih in trajnostnih materialov. Na koncu disertacija raziskuje 3D bio-tiskanje filamentov iz regenerirane celuloze, pripravljenih z raztapljanjem v ionski tekočini in koagulacijo z vodo. Ta metoda se izogne uporabi nevarnih kemikalij, značilnih za klasične postopke obdelave celuloze. Natisnjeni filamenti izkazujejo visoko mehansko trdnost in uspešno tiskanje kompleksnih geometrij, kar so potrdile reološke in mehanske analize. Ta pristop predstavlja stroškovno učinkovit in okolju prijazen način za izdelavo celuloznih strukturnih materialov. Vsi skupaj te študije kažejo, kako se regenerirana celuloza z inovativno površinsko modifikacijo, zelenimi topilnimi sistemi in aditivno proizvodnjo lahko preoblikuje v večnamenske, trajnostne materiale z izboljšanim daljno-infrardečim sevanjem in zadrževanjem toplote. Celovita uporaba karakterizacijskih metod podpira materialne inovacije z uporabo na področjih tekstila, biomedicine, embalaže in inženiringa. Regenerated cellulose all-cellulose biocomposites NaOH/urea solvent system surface modification far-infrared emission heat retention Regenerirana celuloza celulozni biokompoziti NaOH/urea topilni sistem površinska modifikacija daljnoinfrardeče sevanje zadrževanje toplote true true false [Ö. Yapar] Angleški jezik Slovenski jezik Doktorsko delo/naloga 2025-06-05 11:36:26 2026-02-27 11:08:13 2026-03-06 03:17:11 0000-00-00 00:00:00 2026 0 Maribor 0 Maribor IX, 136 str. 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 678.542.3.01:606(043.3) 270664195 DOK_Yapar_Ozkan_UM_FS_January_2026_1.pdf DOK_Yapar_Ozkan_UM_FS_January_2026_1.pdf 1 83C3A9D09C4A20CA1387BE0FD17B63C1 66cda145463f6deeaafec8b49eabc032aafa7d8e4508b56399482580e67cc504 0a25456f-13c4-11f1-bb89-00155d580e1a https://dk.um.si/Dokument.php?lang=slv&id=203998 Fakulteta za strojništvo 0 0 0