新納米材料 強度超過鋼和蜘蛛絲

近期，一個國際研究團隊發明了一種新的生物降解材料，其強度超過鋼和蜘蛛絲。這種新材料由植物的基本構成要素、碳納米纖維（CNFs）製成，該項研究結果發表在《美國化學協會－納米》（ACS Nano）期刊上。

「我們成功地將CNFs的獨特力學性能轉移到一種肉眼可見的輕型材料上，這種材料對環境無害，可作為塑料的替代品用於飛機、汽車、傢俬和其它產品，」瑞典皇家理工學院的索德伯格（Daniel Soderberg）博士解釋道。「該材料甚至還有可能用於生物醫學，因為人體對纖維素並不排斥。」

索德伯格和同事們使用的原料是市場上能買得到的CNFs，直徑只有2至5納米，長度為700納米。

他們將納米纖維懸浮於水中，並置於一個僅1毫米寬的小通道，通過兩對垂直水流，額外的去離子水和低pH值的水從兩端進入通道，將納米纖維擠壓在一起並加速。該過程被稱作流體動力聚焦，用以幫助納米纖維朝正確方向排列整齊，並形成一根肉眼可見的線。

在未使用膠或其它任何材料的情況下，納米纖維自行聚集形成一根緊實的線，由納米纖維之間的超分子力聚合在一起，比如靜電引力和範德華力。

為優化這一過程，研究者們使用了德國電子同步加速器研究所（DESY）的X射線光源PETRA III。X射線被用來分析這根線在形成過程中的詳細結構。

研究者們造出了厚度為15微米且長達數米的線。測量結果顯示，其抗拉剛度為86 GPa，是天然蜘蛛絲的8倍；抗張強度為1.57 GPa，也高於蜘蛛絲。這種生物材料的強度也超過鋼或其它任何金屬、合金、玻璃纖維及大多數的合成材料。◇

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新納米材料強度超過鋼和蜘蛛絲