...中國科大研製出輕質高強韌納米纖維素仿生結構材料,有望替代...

2021-01-10 中國科大新聞網

據《全省新聞聯播》5月25日報導：

中國科學技術大學俞書宏院士團隊近日在新型納米纖維素高性能仿生結構材料研製中獲重要進展，成功研製了一類天然納米纖維素高性能結構材料，具有輕質、高強韌等優異的綜合性能。相關研究成果發表在《科學進展》期刊上。安徽臺記者王瑩報導：



航空航天等領域對工程結構材料不斷提出新需求，研製全面超越工程塑料、陶瓷和金屬材料等傳統結構材料的新型輕質高強材料，對相關領域的實際應用具有重要的戰略意義。

俞書宏院士團隊近日成功研製出一種天然納米纖維素高性能結構材料。這種材料摸上去就像是塑料，雖然很輕但兼具高強度、高韌性的優點。據介紹，製作這種材料的基礎材料其實就是纖維素，正是纖維素的特性賦予了這種材料的綜合性能。納米纖維內部高度結晶可以提供極高的強度，纖維之間通過大量氫鍵等可逆相互作用網絡進行結合，使材料在具有高強度的同時實現高韌性。打個比方說，這就好比是鋪設路面，如果用顆粒較大的石頭，路面就很粗糙；如果用細碎的砂石，砂石之間的作用力更強，路面就很緻密。俞書宏：【出錄音】「納米纖維素這麼細的纖維之間作用力實際上是一種相互之間的作用力，纖維之間都是相互的團結，相互作用力非常強，整體材料表現出來的性能就非常優越。」

此外，這種材料熱膨脹係數極低，即使溫度波動100℃，其尺寸變化也在萬分之五內，遠優於航空合金材料和工程塑料。在200℃和-196℃之間進行反覆劇烈熱衝擊循環測試下，其力學性能與尺寸依然高度穩定。俞書宏院士團隊成員管慶方：【出錄音】「目前傳統材料當中，熱膨脹率最低的最穩定的是陶瓷，我們從這種自然當中提取的纖維素它一樣有非常高的結晶度，同時它是一種三維納米纖維的網絡，兩方面的原因導致它具有非常高的尺寸穩定性，它的熱膨脹率與陶瓷相當，在所有的這種傳統材料當中是非常少見的。」

這種可持續新型天然納米纖維仿生結構材料集成了輕質高強韌、高尺寸穩定性、抗熱震、抗衝擊、高損傷容限等優異性能，所以有望替代現有的工程塑料，它將在輕量化抗衝擊防護及緩衝材料、空間材料、精密儀器結構件等領域具有廣闊的應用前景。


安徽新聞綜合廣播2020年05月25日

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