It is a challenge to disperse nanoparticles to obtain a nanostructured composite. This thesis aims at providing a new route to fabricate carbon nanotube (CNT) composites and suggests mechanisms for nanocellulose–CNT interactions. This route is based on unmodified CNT dispersed in water with the help of nanocellulose. Chemical functionalization of the CNTs and the addition of surfactants are avoided. Thus, the mechanical and electrical properties of such nanotube composites can be improved.

Cellulose derivatives can disperse and stabilize carbon nanotubes in water. Nanocellulose particles, such as cellulose nanofibrils (CNF), are a new form of cellulose derivatives that are able to disperse and stabilize untreated carbon nanotubes in water. The utilization of the hybrid CNF–CNT dispersions are shown to lead to strong nanostructured composites with high nanotube content and conductivity. The mechanism behind the dispersive action of nanocellulose for nanotubes is explored and studied in detail. The dispersive ability of the nanocellulose leads to improved properties of CNF–CNT composites.

Apart from studies of structure and properties of composite fibers and films, two different functional materials are studied in detail. One is to form conductive patterns on cellulose nanopaper for the stable function of printed electronics in various environmental conditions and during handling. The second is to use a water-soluble cellulosic polymer–nanotube dispersion to fabricate superelastic aerogels without any chemical crosslinking or the addition of another component. This makes the aerogels easily recyclable (redispersible in water) and opens a new route for recyclable superelastic CNT composite aerogels.

Det är en utmaning att dispergera nanopartiklar för nanostrukturerade kompositer. Avhandlingen beskriver en ny väg för att framställa kompositer från kolnanorör (CNT) och föreslår mekanismer för växelverkan mellan CNT och CNF. Den nya vägen baseras sig på dispergering av CNT i vatten med hjälp av CNF. CNT behöver inte modifieras kemiskt eller med ytaktiva ämnen. Mekaniska och elektriska egenskaper hos materialen kan därför förbättras.

Cellulsosaderivat kan dispergera och stabilisera CNT i vatten. Nanocellulosa är en ny typ av derivat, i form av fibriller eller nanokristaller, som kan dispergera och stabilisera icke modifierade CNT i vatten. Dispersioner av CNF-CNT används för att framställa starka nanokompositer med hög CNT-halt och hög elektrisk ledningsförmåga. Dispergerings-mekanismen studeras och förklaras från experimentella data. Den dispergerande förmågan hos CNF leder till förbättrade egenskaper hos CNF-CNT-kompositer.

Struktur-egenskaps relationer för fibrer och filmer rapporteras. Två typer av funktionella material studeras i detalj. Ett av materialen består av ledande mönster av CNF-CNT på substrat av nanocellulosa. Det andra exemplet är superelastiska aerogeler utan kemisk tvärbindning. Aerogelerna kan återvinnas och öppnar möjligheter för superelastiska aerogeler.