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      生物合成纖維激發(fā)了強(qiáng)韌的人造納米復(fù)合纖維
      
			
      
				2019-08-01 16:05:28
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      高性能生物質(zhì)基納米復(fù)合材料由于其環(huán)保，可再生和可持續(xù)的特性而成為未來(lái)結(jié)構(gòu)和功能應(yīng)用的有前景的材料。從植物和細(xì)菌發(fā)酵中獲得的生物來(lái)源的納米纖維素(一種納米纖維)是地球上最豐富的原料。它們最近引起了極大的關(guān)注，因?yàn)樗鼈兙哂形说墓逃袃?yōu)點(diǎn)，包括生物降解性，低密度，熱穩(wěn)定性，可再生資源的全球可用性以及令人印象深刻的機(jī)械性能。這些特性使它們成為適合實(shí)際應(yīng)用的下一代高級(jí)宏纖維紡紗的合適構(gòu)件。
      

      生物合成纖維激發(fā)了強(qiáng)韌的人造納米復(fù)合纖維
      

      在過去的幾十年中，已經(jīng)采用各種策略來(lái)獲得具有改善的強(qiáng)度和剛度的纖維素基粗纖維。然而，幾乎所有這些都是以伸長(zhǎng)率和韌性為代價(jià)而實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閺?qiáng)度和韌性總是與人造結(jié)構(gòu)材料相互排斥。因此，這種困境對(duì)于先前報(bào)道的基于纖維素的粗纖維來(lái)說是相當(dāng)普遍的，這極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。
      

      在“ 國(guó)家科學(xué)評(píng)論 ”上發(fā)表的一篇新文章中，最近，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué))余淑紅教授領(lǐng)導(dǎo)的仿生學(xué)研究小組尋求靈感，從生物結(jié)構(gòu)中解決這一問題。他們發(fā)現(xiàn)廣泛生物合成的纖維，如一些植物纖維，蜘蛛絲和動(dòng)物毛，都具有一些相似的特征。它們既堅(jiān)固又堅(jiān)韌，并且具有跨多個(gè)長(zhǎng)度尺度的分層螺旋結(jié)構(gòu)，其中堅(jiān)硬且堅(jiān)固的納米級(jí)纖維構(gòu)建塊嵌入在軟質(zhì)和能量消散基質(zhì)中。
      

      受生物合成纖維中這些結(jié)構(gòu)特征的啟發(fā)，他們提出了一種設(shè)計(jì)策略，以制造具有類似結(jié)構(gòu)特征的納米纖維素基粗纖維。他們使用細(xì)菌纖維素納米纖維作為堅(jiān)固和堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)單元，海藻酸鈉作為軟基質(zhì)。通過將簡(jiǎn)便的濕法紡絲工藝與隨后的多次濕法捻合工藝相結(jié)合，他們成功地獲得了仿生分級(jí)螺旋納米復(fù)合材料粗纖維，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的拉伸強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率和韌性的顯著改善。
      

      這一成就證明了其生物啟發(fā)設(shè)計(jì)的有效性，并為進(jìn)一步創(chuàng)造許多其他強(qiáng)韌的納米復(fù)合纖維材料提供了潛在的途徑，以滿足不同的應(yīng)用需求。
      
			

			
        
      
			
      
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