新植物的组合是艰难的骨头和硬铝

最强的一部分树不在于其主干或其庞大的根源,但在墙上的微观细胞。

一个木材细胞壁是由纤维素纤维——自然界最丰富的聚合物,和所有的植物和藻类的主要结构部件。在每个纤维加强纤维素纳米晶体,或加工中心,有机聚合物链近完美晶体排列模式。在纳米尺度上,加工中心比凯夫拉尔越来越硬。如果晶体可以在重要的分数,到材料加工中心可能是一个路线更强,更可持续的自然亚博网站下载衍生塑料。

现在,麻省理工学院的团队设计了一个复合材料主要是由纤维素纳米晶体和合成聚合物。有机晶体占用大约60 - 90%的材料——复合加工中心实现的最高分数。

研究人员发现纤维素基复合比某些类型的骨头,更牢固,比典型的铝合金。就像珍珠层的材料实体组织,硬一些软体动物的内壳层衬里。

团队达到CNC-based复合的秘诀,他们可以制造使用3 d印刷和传统的铸造。他们印刷,复合成penny-sized块的电影,他们用来测试材料的强度和硬度。他们还加工复合成一颗牙齿的形状表明材料可能有一天被用来制造纤维素基牙科植入物,对于这个问题,任何塑料制品——更强,更严格、更可持续。

“通过创建复合材料与加工中心在高加载,我们可以给聚合物材料机械性能他们之前从来没有,”亚博网站下载机械工程教授答:约翰·哈特说。“如果我们可以替代一些以石油为原料的塑料由天然纤维素,可以说是更好的对地球。”

哈特和他的团队,包括阿饶博士的鲍特18日Divoux,水晶欧文斯SM的17日,在《华尔街日报》今天发表了他们的结果纤维素。

凝胶债券

每年,超过100亿吨的纤维素合成的树皮、木材或植物的叶子。大部分的纤维素用于制造纸张和纺织品,而部分加工成粉用于食品增稠剂和化妆品。

近年来,科学家们已经探索了利用纤维素纳米晶体,可以从通过酸水解纤维素纤维。异常强大的晶体可以作为自然增援聚合物材料。亚博网站下载但研究人员只能将低分数的加工中心,随着晶体往往丛,只有弱键与聚合物分子。

哈特和他的同事研究了开发一个高分数的复合加工中心,他们可以形成强大、持久的形式。他们开始通过混合的溶液合成聚合物与商用数控粉末。团队决定数控和聚合物的比例,会把解决方案变成凝胶,具有一致性,可能是美联储通过喷嘴的3 - d打印机或注入模具。他们使用一个超声波探头驱散任何团的纤维素凝胶,使它更有可能分散纤维素与聚合物分子形成强烈的联系。

他们的一些凝胶通过一个3 - d打印机,把剩下的倒进模具。然后他们让印刷样品干燥。在这个过程中,材料收缩,留下一个坚实的复合主要由纤维素纳米晶体组成。

“我们基本上解构木材,重建它,”Rao说。“我们把最好的组件的木头,纤维素纳米晶体,并重建他们实现一个新的复合材料。”

艰难的裂缝

有趣的是,当团队在显微镜下检查复合的结构,他们观察到颗粒的纤维素定居到一个实体模式,类似于珍珠层的体系结构。在珍珠层,这直道微观结构阻止裂缝运行通过材料。研究人员发现这也是他们的新纤维素复合的情况。

他们测试了材料的抗裂缝,使用工具启动第一个纳米,然后微尺度裂缝。他们发现,在多个尺度上,复合纤维素颗粒的安排阻止裂缝分裂物质。这抵抗塑性变形使复合硬度和刚度在传统的塑料和金属之间的边界。

展望未来,球队正在寻找方法减少收缩的凝胶干燥。虽然收缩不是大问题当印刷小物体,任何大的可以扣或裂纹的复合干。

”如果你能避免收缩,你可以继续扩大,也许米尺,”Rao说。”然后,如果我们梦想,我们可以用纤维素复合材料代替塑料的一个重要部分。”

这项研究支持,在某种程度上,宝洁公司和国防科学与工程研究生奖学金。亚博老虎机网登录

来源:https://web.mit.edu/