Ультрасильный материал сделан из нановолокон целлюлозы (CNF), значительных стандартных блоков другой жизни и древесины растения. Применяя новый производственный способ, исследователи удачно передали неповторимые механические особенности этих нановолокон к макроскопическому, легкому материалу, что имел возможность употребляться в качестве экологичной альтернативы для пластмассы в самолетах, машинах, мебели и других продуктах. «У отечественного нового материала кроме того имеется потенциал для биомедицины, поскольку целлюлоза не отклонена Вашим телом», растолковывает Зодерберг.Ученые начали с коммерчески дешёвых нановолокон целлюлозы, каковые являются всего 2 – 5 нанометрами в диаметре и 700 нанометров длиной. Нанометр (нм) – одна миллионная миллиметра.
Нановолокна были приостановлены в воде и питались в мелкий канал, всего один миллиметр шириной и молотый в стали. Через две пары перпендикулярных притоков дополнительная деионизированная вода и вода с низким значением pH вошли в канал со сторон, сжав поток нановолокон совместно и ускорив его.
Данный процесс, названный гидродинамическим сосредоточиванием, помог выровнять нановолокна в верном направлении, и их самоорганизации в прекрасно упакованную макроскопическую нить. Никакой клей либо каждый компонент не нужны, нановолокна планируют в тяжёлую нить, скрепляемую надмолекулярными силами между нановолокнами, к примеру электростатическими и силами Ван-дер-Ваальса.С броским рентгеном от ПЕТРЫ III ученые имели возможность направляться и оптимизировать процесс. «Рентген разрешает нам разбирать подробную структуру нити, потому, что это формируется, и иерархия и материальная структура в супер прочных волокнах», растолковывает соавтор Штефан Рот от DESY, глава микро – и Рассеивание рентгена Наноцентра Beamline P03, где нити пряли. «Мы сделали нити 15 микрометров толщиной и пара метров в длине».
Измерения продемонстрировали растяжимую жесткость 86 gigapascals (с.б.б.) для предела и материала прочности 1,57 Гпа. «Биооснованные волокна наноцеллюлозы, изготовленные тут, в 8 раз более твёрды и имеют преимущества выше, чем натуральные dragline волокна шелка паука», говорит Зодерберг. «Если Вы ищете биооснованный материал, нет ничего в полной мере как он. И это кроме этого более очень сильно, чем сталь и каждый металл либо сплав, и стекловолокна и большая часть вторых синтетических материалов».
Неестественные волокна целлюлозы возможно соткать в ткань, дабы создать материалы для разных заявлений. Исследователи оценивают, что производственные затраты нового материала смогут соперничать с теми из прочных синтетических тканей. «Новый материал может в принципе употребляться, дабы создать биоразлагаемые компоненты», додаёт Рот.Изучение обрисовывает новый способ, что подражает свойстве природы накопить нановолокна целлюлозы в практически красивые меры макромасштаба, как в древесине. Это открывает путь к формированию материала нановолокна, что может употребляться для громадных структур, сохраняя предел прочности нановолокон и свойство противостоять механическому грузу. «Мы можем сейчас преобразовать супер работу от наноразмерного до макромасштаба», подчеркивает Зодерберг. «Это открытие сделано вероятным, осознав и руководя главными фундаментальными параметрами, ответственными для красивого наноструктурирования, такими как размер частицы, сотрудничества, выравнивание, распространение, собрание и сетевое формирование».
Процесс может кроме этого употребляться, дабы руководить наноразмерной сборкой углеродных труб и других наноразмерных волокон.