我國近期在納米新材料的研究中又取得重大突破，傳統塑料將被取代？

2020-11-28 漫聊新科技

隨著工業產業模式的更新換代，傳統材料已經很難再滿足新興產品的設計需求和運用理念了。而隨著納米技術應用領域的不斷突破和普及，眾科學家們也是致力於不斷探索和研究本身對工業和製造業領域能帶來更多實際意義和更多的可能，而增加新型碳纖維結構材料的應用通常又能直接影響到這些產品的熱穩定性和機械性能。而令人振奮的是，最近來自中國科學技術大學的教研團隊恰好就研發出這麼一款包含新型仿生結構的高性能材料，將給我們的生產生活帶來極大的豐富和便利。

圖 一種具有納米蛛網結構的細菌纖維素膜及其製備方法技術

據人民日報海外版11月23號轉載，新華社報導，在近期由中科院院士，中國科學技術大學的俞書宏教研團隊採用「定向變形重組」的方法，成功研製出了帶有仿生結構的高性能新型碳纖維納米材料，有望因其熱性能和機械性能上的更大優勢而成為石油基塑料的替代品。

圖 碳素纖維應用

那什麼又是「定向變形重組」呢，其實很簡單，在研究和設計仿生結構的材料時通常會採用這種技術，而且我們無需搞清它的製造和生產原理。只需要知道採用這種技術造出來的塑料更易被微生物利用降解就可以了，由它形成的其他合成材料造出來的工業和生活產品具有清潔，輕型便捷，低成本，機械性能優異的特點就可以了。比如我們所熟知的碳鋼素材料，經過適當的加工和改良就可以形成一種高性能的可持續性散裝結構材料，通常由纖維素納米纖維加工而成，密度低，強度極高，熱尺寸又穩定良好，具有獨特和優越的性能，比一般的聚合物、金屬和陶瓷應用前景都要好，所以還被廣泛地應用於航空航天技術及其他新興領域。由於納米尺度的性質可以直接放大至宏觀水平，現在的工程設計和生活應用上擁有了更多的便利和選擇，從而低成本大規模地實現生產和應用。研發團隊針對當前纖維素納米纖維的物化特性，將CNF（碳素纖維）加工成一種環保的散狀結構材料。除了前面提過的優勢外，它的抗衝擊性能也很好，才得以易於實現許多工業和製造領域的生產需求（航天業，交通業，環保業）。尤其是在航空航天應用中，如月球車的光學透鏡支架，它的重量輕，強度高，熱膨脹係數低的優勢就彰顯出來了。

圖 高分子納米材料

假如從環境生命周期影響評價的角度，CNFP（纖維素納米纖維結構材料）的濫用並不會造成額外的溫室氣體排放、人類健康損害，生態系統毒性或者資源枯竭等負面影響，這也表明它是一種全綠色結構材料的良好範例。再加上CNFP本身可以根據眾多實際應用需求來進行多尺度設計，同時也可以獲得各種功能性的塊狀結構納米複合材料，因此探索這種新興可持續結構材料性能的應用潛力和前景是十分深遠廣闊的。而正因為它可以取代傳統塑料，避免「白色汙染」，所以對於全人類的環保和可持續發展戰略都將是不可或缺的！（天穹）

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