谈到植物基材料,新型许多人可能会想到一些“绿色”的生物东西,但不是复合非常坚固。然而,材料麻省理工学院(MIT)设计的结合一种新复合材料并非如此,据称它像铝一样硬、硬度旅游攻略分享像骨头一样坚韧。和骨该材料的韧性主要成分是纤维素纳米晶体(CNCs)。这些是新型通过一个酸水解过程从构成树木细胞壁的纤维素纤维中获得。
在纳米级层面上,生物CNC比凯夫拉纤维更硬、复合更强。材料因此,结合网络安全防护人们以前曾希望,硬度如果将它们添加到现有的和骨聚合物中,它们可以使这些聚合物变得更强。然而不幸的是,当添加的时候,CNCs往往会结成块状,在线学习平台而且它们只跟聚合物分子形成弱的结合。
为了解决这些问题,A. John Hart教授及其同事首先将市售的CNC粉末跟一种合成液体聚合物混合,其比例经过优化以产生一种凝胶。然后用一个超声波探针来打破在该凝胶中形成的任何CNC结块。这样做允许单个纳米晶体分散在整个凝胶中,因此它们可以跟聚合物分子形成牢固的结合。
接下来,一些凝胶通过3D打印机的喷嘴被挤出,一些则被倒入模具。在这两种情况下,一旦凝胶随后干燥和收缩,最终得到的结果是由60%至90%的CNC组成的硬固体。
此外,人们发现这种复合材料具有类似砖和砂浆的微观结构,类似于一些软体动物外壳的珍珠衬里的强度。这种结构被证明可以防止裂缝在材料中扩散。
在用这种复合材料制成的一分钱大小的薄膜上进行的测试表明,它比某些类型的骨头更强壮、更有韧性,比典型的铝合金更硬。研究人员还用这种材料制作了一个真人大小的人类牙齿模型,以此来证明它有朝一日可以用于生产牙科植入物。
不过与此同时,科学家们正在试图将复合材料在干燥时的收缩程度降到最低。这样,它将适合于制造更大的物体,而不是迄今为止生产的较小的样品。
Hart说道:“通过在高负荷的情况下用CNC制造复合材料,我们可以赋予聚合物基材料以它们以前从未拥有的机械性能。如果我们能够用自然衍生的纤维素取代一些石油基塑料,这可以说对地球也是更好的。”