蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員，利用在樹(shù)木中發(fā)現(xiàn)的纖維素納米晶體（CNC），開(kāi)發(fā)了一種既有韌性又堅(jiān)固的新材料。

（圖片來(lái)源：麻省理工學(xué)院）

研究人員Abhinav Rao表示，大多數(shù)制造的材料可能有韌性，或者很堅(jiān)固，但是兩者往往不能兼而有之。在MIT攻讀博士學(xué)位期間，Rao幫助創(chuàng)造了這種新材料。

這種材料的主要成分來(lái)自樹(shù)木。所有植物的細(xì)胞壁中都含有微小的牙簽狀晶體，這種纖維素納米晶體能夠賦予植物結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，但是非常微小，其寬度僅為一根頭發(fā)的1/500。工程師們通過(guò)加工木材，去除其他物質(zhì)，以得到纖維素納米晶體。人們將纖維素納米晶體用于制造電子零件，或者醫(yī)療設(shè)備等。日本某團(tuán)隊(duì)甚至用含有纖維素納米晶體的材料制造了一輛汽車。然而，在此之前，這些納米晶體在新材料中所占的份額非常小，其余往往是塑料。因?yàn)榧{米晶體易于結(jié)塊，其細(xì)小的牙簽形狀消失后，韌性和強(qiáng)度也隨之消失了。

為了增加可以放在一起而不會(huì)結(jié)塊的小牙簽晶體的數(shù)量，Rao的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新凝膠，其起始狀態(tài)為含有一些塑料和纖維素納米晶體的液體。Rao解釋說(shuō)，“這個(gè)時(shí)候，纖維素位于底部。”接下來(lái)，研究人員利用超聲波振動(dòng)液體，攪動(dòng)納米晶體。等一切完全混合，液體會(huì)“結(jié)成凝膠，并停止移動(dòng)?！边@個(gè)過(guò)程很快，僅需幾秒鐘。

這種凝膠比果凍更硬，把杯子倒過(guò)來(lái)，也不會(huì)倒出來(lái)。通過(guò)3D打印機(jī)或成型機(jī)，對(duì)凝膠施加足夠的壓力，可使其形成新的形狀。為了進(jìn)行測(cè)試，該團(tuán)隊(duì)利用這種凝膠設(shè)計(jì)了一種牙齒狀物體。將這顆凝膠狀牙齒置于高溫下，其會(huì)硬化成固體，同時(shí)材料收縮了許多，最終變得像某些骨頭一樣堅(jiān)硬。

研究人員表示，這種全有機(jī)材料的硬度可與鋁合金相媲美，厘米級(jí)斷裂韌性與木材細(xì)胞壁相當(dāng)。在63 wt% CNCs下，該復(fù)合材料的硬度為0.66 GPa，斷裂韌性為5.2 MPa m\(^{1/2}\)。這些特性源自新材料的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊總€(gè)堅(jiān)硬的纖維素納米晶體或一小群晶體周圍，都包裹著少量較軟的塑料。所以，即或有裂縫，也不能貫穿整個(gè)材料，而是蜿蜒前進(jìn)，通常都不會(huì)太長(zhǎng)，從而使材料保持堅(jiān)固。

按重量計(jì)算，新材料中纖維素納米晶體的含量高達(dá)60%以上，其余是塑料。Rao表示，除了強(qiáng)度、韌性或耐久性，這些纖維素納米晶體源自樹(shù)木，比塑料或其他大多數(shù)合成材料更加環(huán)保。

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