新的“超级纸”比铸铁强

日期:2017-11-09 06:48:24 作者:蒯廖 阅读:

作者:Jon Evans由于开发出一种比铸铁更强的新型纸张,从纸袋中冲出来可能会变得更加困难瑞典斯德哥尔摩瑞典皇家理工学院的Lars Berglund表示,这种新纸可用于增强常规纸张,生产超强粘性胶带或帮助为生物组织创造坚韧的合成替代品尽管它具有很强的强度,但Berglund的“纳米纸”是由传统纸张中的生物材料制成的:纤维素这种长糖分子是植物细胞壁的主要成分,是地球上最常见的有机化合物木材通常约为一半纤维素,与其他结构化合物混合在植物细胞壁中,单个纤维素分子结合在一起以产生直径约20纳米,比人类头发细5000倍的纤维这些纤维形成坚韧的网络,为细胞壁提供结构支撑 “纤维素纳米纤维是所有植物结构中的主要增强剂,其特征是纳米级尺寸,高强度和韧性,”Berglund告诉“新科学家”杂志纤维素是从木材中提取出来制造纸张,是玻璃纸的基础,最近也被材料科学家用于开发新型塑料材料但他们仅将其用作廉价的填充材料,忽略了其机械性能然而,用于纸浆木材并将其加工成纸张的机械方法会损坏单个纤维素纤维,从而大大降低其强度因此,Berglund及其同事开发了一种更温和的工艺,可以保持纤维的强度新方法包括用酶分解木浆,然后用机械搅拌器将其破碎产生的剪切力使纤维素轻微地分解成其组分纤维最终结果是悬浮在水中的未损坏的纤维素纤维当水被排出时,Berglund发现纤维连接在一起形成由氢键保持的网络,形成平板“纳米纸”机械测试表明,它的抗拉强度为214兆帕斯卡,比铸铁强(130兆帕),几乎与结构钢(250兆帕)一样强普通纸的拉伸强度小于1MPa测试使用40毫米长,5毫米宽和约50微米厚的条带纳米纸的性能秘诀不仅在于未受损的纤维素纤维的强度,还在于它们被排列成网络的方式尽管它们牢固地结合在一起,但它们仍然能够相互滑动和滑动以消除应变和应力单独的纤维素纤维也比常规纸小得多 “普通造纸网络的纤维直径为30微米,这里我们的规模要小三个数量级,”Berglund说 “与传统的纸网相比,这种材料具有非常小的缺陷”“这项[工作]非常清楚地显示了纤维素纳米纤维为增强提供基础的潜力,”曼彻斯特大学的聚合物科学家Stephen Eichhorn说 ,英国期刊参考文献:生物大分子(DOI: