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高性能生物材料纖維

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科技產業資訊室 (iKnow) - 黃松勳 發表於 2018年5月31日

圖、高性能生物材料纖維
 
瑞典斯德哥爾摩KTH皇家理工學院的研究人員,利用植物的纖維素納米纖維(CNF)製成超強材料,並將相關的製造方法發表於美國化學學會ACS Nano期刊。研究人員開發新穎的生產方法,成功地將植物奈米纖維的獨特力學性能轉化為巨觀的輕質材料,預期未來可作為飛機、汽車、家具和其它塑料產品等替代品。
 
研究人員利用市售的纖維素奈米纖維,其直徑僅為2-5奈米,長度可達700奈米,將纖維懸浮於水面上,通過毫米寬的鋼鐵通道與研磨,利用去離子水與低 PH 的水從通道側面流入,以流體力學的方法,擠壓將不同的奈米纖維絲並正確排列組合,形成巨觀的絲線,絲線形成的過程不需要膠水或任何其它成分,僅透過奈米纖維與奈米纖維之間的分子作用力,如靜電力和凡德瓦力,即可組裝成緊密的絲線。
 
研究人員製出 15 微米厚與數公尺長的纖維絲線,拉伸剛性為 86 GPa,拉伸強度為1.57 GPa,強度是天然蜘蛛絲纖維絲的 8倍,也比鋼鐵、其它金屬或合金、以及玻璃纖維材料強。人造纖維素纖維可以編織成織物,生產出各種應用的材料,也可用於製造生物可降解組件。
 
這一種模仿自然界的能力,將纖維素奈米纖維堆積成近乎完美的巨觀型態新方法,如木材。此方法為開發出巨觀結構的奈米纖維材料打開了道路,可用於控制奈米碳管(CNT)和其它奈米級纖維的奈米級組裝,同時也保留了奈米纖維的拉伸強度和承受機械荷載的能力。(537字;圖1)
 
 
參考資料:
World's Strongest bio-material outperforms steel and spider silk. Science Daily,2018/5/16
Multiscale Control of Nanocellulose Assembly: Transferring Remarkable Nanoscale Fibril Mechanics to Macroscale Fibers. ACS Nano,2018/5/9

 
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