新方法將纖維素納米纖維組裝成比蜘蛛絲更堅固的材料

瑞典的研究人員製作了一種生物基材料，據報道，這種材料的強度超過了所有已知生物材料的強度，無論是人造還是自然的，包括木頭和蜘蛛絲。研究人員報告說，與纖維素納米纖維(CNF)，木材和其他植物生命的重要組成部分一起，他們已經克服了將這些納米纖維的不可思議的機械性能轉化為更大、更輕的材料，用于飛機、汽車、傢具和其他產品的困難。

SEM圖像的橫斷面的纖維，顯示排列排列的納米纖維。圖片：KTH The Royal Institute of Technology

KTH Royal Institute of Technology的研究人員Daniel Soderberg說:「在這裡製造的生物基納米纖維素纖維比天然的拉索蛛絲要硬8倍，它們的優勢比天然的蛛絲纖維要高，通常被認為是最強大的生物材料。具體強度超過金屬、合金、陶瓷和電子玻璃纖維。」該研究發表在《美國化學學會期刊》(ACS Nano)上，描述了一種模擬自然界將纖維素納米纖維排列成近乎完美的宏觀安排的新方法。報告的進展來自於對物理控制元件結構的研究，如CNF，在製造過程中的納米尺度。

這一認識開啟了一個新的過程，它涉及控制在一個直徑為1毫米的不鏽鋼管道中懸浮在水中納米纖維的流動。去離子水和低pH水的連接流有助於使納米纖維沿著正確的方向排列，並使CNFs之間的超分子相互作用能夠自我組織成一個緊密結合的狀態。這一發現是通過理解和控制完美的納米結構所必需的關鍵基本參數來實現的，如粒子尺寸、相互作用、排列、擴散、網路形成和裝配。

索德伯格說：這項研究為納米纖維材料的開發開闢了道路，這種材料可以用於更大的結構，同時保留納米纖維的抗拉強度和承受機械載荷的能力。這個過程也可以用來控制碳納米管和其他納米尺寸的纖維的組裝。材料的測量報告為抗拉剛度，86吉帕斯卡(GPa)，抗拉強度，1.57 GPa。

博科園-科學科普｜參考期刊：美國化學學會納米｜來自：KTH皇家理工學院

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