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中國科大研制出輕質(zhì)高強(qiáng)韌納米纖維素仿生結(jié)構(gòu)材料

發(fā)布：cyqdesign 2020-05-05 18:17 閱讀：1138
材料是人類文明發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域?qū)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=工程',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">工程結(jié)構(gòu)材料性能的提升不斷提出新的需求，研制全面超越工程塑料、陶瓷和金屬材料等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料，對相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用具有重要的戰(zhàn)略意義。 p8Di9\}  
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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊(duì)成功研制了一類天然納米纖維素高性能結(jié)構(gòu)材料（以下簡稱：CNFP）。CNFP具有優(yōu)異的綜合性能，密度僅為鋼的六分之一，鋁合金的一半，而比強(qiáng)度、比韌性均超過傳統(tǒng)合金材料、陶瓷和工程塑料，這種新型全生物質(zhì)仿生結(jié)構(gòu)材料有望替代現(xiàn)有的工程塑料，具有廣泛應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展（Science Advances）》期刊上。 |Rw0$he  
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圖片說明：纖維素納米纖維結(jié)構(gòu)材料（CNFP）的制備過程、結(jié)構(gòu)示意圖、樣品照片和可加工性能展示。(A)通過微生物合成可在常溫常壓下低成本大規(guī)模纖維素納米纖維水凝膠；(B)水凝膠及其三維納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。(C)通過水凝膠層層組裝與壓縮制備CNFP。(D) CNFP樣品示意圖；(E) CNFP所具有的多層結(jié)構(gòu)。(F) CNFP單層結(jié)構(gòu)由大量納米纖維形成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；(G) CNFP中每根納米纖維由高度取向的纖維素分子組裝構(gòu)成；(H-I) CNFP樣品及加工出的零件照片。
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研究人員發(fā)現(xiàn)，CNFP的輕質(zhì)高強(qiáng)韌主要來自材料微米級(jí)層狀結(jié)構(gòu)和納米三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，纖維素納米纖維內(nèi)部高度結(jié)晶可以提供極高的強(qiáng)度，纖維之間通過大量氫鍵等可逆相互作用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，在外力作用下，這種高密度的可逆相互作用網(wǎng)絡(luò)可以迅速解離和重構(gòu)，吸收大量能量，使材料在具有高強(qiáng)度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高韌性，克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料難以兼具高強(qiáng)度與高韌性的問題。 ]<A|GY0q1  
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