美國國家標準和技術研究所(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合的新型復合材料，其可以改善材料在食品包裝、生物醫(yī)學設備、建筑和運輸設計等方面的應用。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合材料。
該項目的最初靈感來自于含有Buligand結構的超韌天然復合材料，這在自然設計的材料中十分常見。在這樣的結構中，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，分子在旋轉的微觀結構中分層，對裂紋產生彈性，進而使得能量被偏轉，從而保持了整個材料的結構和功能。
Jeff Gilman說：“如果開發(fā)出合適的產品，其可用于從航空航天復合材料到保鮮食品包裝等各方面。”
雖然木材沒有天然的Brigigand結構，但通過用酸洗滌木漿來除去木質素和無定形纖維素，可以產生干燥的乳狀溶液以形成具有該結構的新材料。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)的碼頭和碼頭上經常發(fā)現有大量的被囊生物，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構形成，得到的結構也更緊密和更致密，使材料具有紫外線反射性。正如NIST復合材料項目組長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)用復合材料。正如Jeff Gilman所說：“如果開發(fā)出合適的產品，其可用于從航空航天復合材料到保鮮食品包裝等各方面。”
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