瑞士研制出强度超过铁的纳米纸张
时间:2017-12-08

   瑞士发展了超过纳米纸铁强度

  瑞士在纸张上开发了纳米强度的铁

  据北京时间6月11日消息,据英国“新科学家”杂志报道,瑞士科学家研制成功的新型纸比铸铁还要硬,后来要冲破纸包也不是那么容易。瑞士斯德哥尔摩皇家理工学院的Rothberger Rend说,人们可以利用这张新纸来强化传统的纸张,制作超级棒的胶带或者制造生物组织的合成替代品。

  虽然Bergelund的纳米纸非常坚韧,但它是由传统纸张中的生物材料纤维素制成的,这种长糖分子是植物细胞壁最重要的成分之一,也是地球上最常见的有机化合物木材通常由约一半的纤维素和其他结构化合物的混合物组成。

  在植物细胞壁中,单独的纤维素分子彼此固定以形成直径约20纳米的纤维,其比人发细5000倍。这些纤维形成坚韧的网状物,为细胞壁提供支撑。 Berglund说:纤维素纳米纤维是所有植物结构的主要支撑,其特点是纳米尺寸,高强度和高韧性。

  纤维素是从造纸木材中提取的,并且是玻璃纸的主要成分。最近,它被应用于由科学家开发的新型塑料材料。但是他们只是把它作为廉价的填充物而忽略了它的机械性能。然而,造纸木材使用的机械加工过程以及这一过程对纸张中单个纤维素纤维的损害,大大降低了纸张的韧性,因此Berggerend及其同事开发了一种温和的方法来保护纤维的韧性。

  这种新方法包括用酶分解木浆,然后借助机械搅拌器将其碎裂。所产生的剪切应力使纤维素分解成组成纤维。结果,未损坏的纤维素纤维漂浮在水中。 Berghrund在排水之后发现,纤维通过氢键连接在一起形成光滑的纳米纸。力学测试表明,该纸具有214MPa的拉伸强度,比铸铁(130MPa)更坚韧,几乎与建筑用钢(250MPa)具有相同的强度。常规纸张的抗张强度不超过1MPa。用于该测试的纸张是40毫米长,5毫米宽,约50微米厚。

  具有上述性能的纳米纸的秘密在于它不仅具有未受损的纤维素纤维的强度,而且还包括纤维素纤维网状化的方式。尽管这些纤维素纤维牢固地粘在一起,但它们仍然可以滑动并避免彼此消除张力和压力。单纤维素纤维比常规纸张小。 Berglund表示:传统纸张的纤维直径为30微米,这种新的纸张纤维直径是传统纸张的3倍。与传统的纸幅相比,这种纸张有一些缺点。英国曼彻斯特大学的聚合物科学家Stephen Eckerhorn说:“这一成果非常清楚地表明了纤维素纳米纤维为增强材料提供基本成分的潜力。

  性质:新型纳米纸比铁更坚硬