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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