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美国国家标准与技术研究院利用木浆设计出新型复合材料
来源: 新材料在线 时间: 2018-05-21 浏览: 4965

近日,美国国家标准与技术研究院(NIST)的一个研究小组通过合并木浆和干燥树脂,开发了一种柔性、无毒、可持续且耐紫外光的新型复合材料。

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该成果已在《Advanced Functional Materials》杂志上发表。预计很快就可以用于食品包装、建筑施工、生物医学设备、汽车和船中。

该材料制备的关键是被称为“Bouligand”的结构,其分子以扭曲的形状堆积起来,构成微小的螺旋形楼梯状。研究人员发现Bouligand结构具有一定的抗裂能力,微小的纳米级阶梯状结构,使整个材料保持完整和独特的功能。尽管木材中没有天然的Bouligand结构,但是由于木材和纸张材料供应充足,一直被研究者所关注。

NIST复合材料项目团队负责人 Jeff Gilman表示:”使用木浆制造多功能产品的想法,一直以来就吸引着很多行业“。NIST研究小组假设,将来木材的纳米纤维素与具有长晶体棒的天然材料相结合,会产生一些新的柔韧且功能强大的材料。利用合适的添加剂,这种新材料可用于形成减缓水和氧气扩散的薄膜。Gilman称:”如果开发出特定功能的产品,可用于从航空航天复合材料到保持食物新鲜的包装的所有领域。一些研究人员认为,完全由长结晶纳米纤维素制成的复合材料是非常坚固和坚韧的。然而,通过改变复合材料的制备工艺,能够确定获得最大韧性的参数。在木浆复合材料中加入一点绒面革,会使其变硬一点,并且不会快速破裂且变得更加柔韧。加入10%,性能就会提升两倍。当混合物含有30%的覆物和70%的木浆,那么所得到的复合材料的强度将提高15-20倍。

此外,纳米晶体的扭曲形成了更密集和更紧密的图案,使得新型复合材料具有紫外线反射性。

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