日前，美國國家標準和技術(shù)研究所（NIST）的一個小組研發(fā)了一種由木材和侵入性海洋無脊椎生物結(jié)合的新型復(fù)合材料，其可以改善材料在食品包裝、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、建筑和運輸設(shè)計等方面的應(yīng)用。該項研究發(fā)表在雜志《高級功能材料》中，研究者們將木漿的衍生物和干燥的被囊生物相結(jié)合，制備出了具有柔性、可持續(xù)、無毒和紫外光反射等性能的新型復(fù)合材料。
該項目的最初靈感來自于含有Buligand結(jié)構(gòu)的超韌天然復(fù)合材料，這在自然設(shè)計的材料中十分常見。在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于任何撞擊的力都被納米級曲折推動成一系列迂回的彎道，分子在旋轉(zhuǎn)的微觀結(jié)構(gòu)中分層，對裂紋產(chǎn)生彈性，進而使得能量被偏轉(zhuǎn)，從而保持了整個材料的結(jié)構(gòu)和功能。
Jeff Gilman說：“如果開發(fā)出合適的產(chǎn)品，其可用于從航空航天復(fù)合材料到保鮮食品包裝等各方面。”
雖然木材沒有天然的Brigigand結(jié)構(gòu)，但通過用酸洗滌木漿來除去木質(zhì)素和無定形纖維素，可以產(chǎn)生干燥的乳狀溶液以形成具有該結(jié)構(gòu)的新材料。就其本身而言，這些Buligand膜是相當脆弱的，并且難以承受較大的重量。然而，當短木材衍生的納米纖維素棒與另一種具有較長桿的天然材料相結(jié)合時，得到的新型材料既強又柔軟。
為此，研究人員使用了干燥的被囊生物，因為它們由極長且高度結(jié)晶的納米纖維素組成，這與木材中較短的晶體截然不同。在溫水地區(qū)的碼頭和碼頭上經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有大量的被囊生物，它們?yōu)閬喼薏穗戎械囊环N。這里所用的被囊生物是在法國西部捕捉的，在那里它們被視為害蟲。
通過測試復(fù)合材料，可以確定最大韌性的確切點。加入這些被囊生物意味著納米晶體以不同的方式扭曲，并增加了木漿中的結(jié)構(gòu)形成，得到的結(jié)構(gòu)也更緊密和更致密，使材料具有紫外線反射性。正如NIST復(fù)合材料項目組長Jeff Gilman所指出：“許多材料如果長期暴露在陽光下就會開始降解，因此這種材料有可能被用作其他表面上的涂層，以反射光并延長材料耐久性。”
該團隊將繼續(xù)探索新型的共混方式，以制造工業(yè)用復(fù)合材料。正如Jeff Gilman所說：“如果開發(fā)出合適的產(chǎn)品，其可用于從航空航天復(fù)合材料到保鮮食品包裝等各方面。”
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