English
簡體中文
纖維素納米晶體（植物的分子物質(zhì)）能讓這一切都成為現(xiàn)實。作為工業(yè)填充材料，它們能與塑料和其它合成纖維混合。它們像鋼鐵一樣結(jié)實耐用，像玻璃一樣牢固，重量輕而且環(huán)保。
“現(xiàn)在，塑料可以用由鋼材、碳、芳綸纖維材料或玻璃制成的填料加固。制造業(yè)領域?qū)p便、堅固的可持續(xù)材料的需求在不斷增長，以替代這些填充材料，”道格拉斯·M·福克斯說，他是美利堅大學化學系副教授。
“纖維素納米晶體是一種環(huán)保型填料。如果有一天，將它們廣泛應用于制造業(yè)領域，纖維素納米晶體將減輕材料的重量，減少能源使用量。”
福克斯已經(jīng)將他的纖維素納米晶體研究成果提交了申請，包括一個簡單的、可升級的方法來提高材料性能。研究論文發(fā)表在《ACS應用材料和界面》期刊上。福克斯的成果可作為一種生物材料，在交通運輸、基礎設施和風力渦輪機領域進行應用。
纖維素的力量
纖維素增加了莖、葉和自然界中其它有機物質(zhì)的強度。這種強度已經(jīng)在許多商業(yè)材料上被加以利用。在納米級上，纖維素纖維可以分解成微小的晶體，顆粒小于十微米。通過從天然來源，如木材、被囊動物（海參類）和某些種類的細菌中提取纖維素，研究人員可以制備不同尺寸和強度的晶體。
所有行業(yè)領域都存在發(fā)展障礙。將納米纖維素添加在塑料中，科學家們必須發(fā)現(xiàn)有效點：佳量的納米顆粒間的相互作用能夠產(chǎn)生大強度、達到新的特性。利用簡單的離子交換過程，通過改變納米晶體的表面化學特性，福克斯克服了四個障礙。離子交換減少水的吸收（如果吸收水分之后纖維素材料會失去強度）；提高納米晶體分解的溫度（需要與塑料混合）；減少結(jié)塊；提高晶體干燥后的再擴散。
細胞的生長
纖維素納米晶體作為生物材料還有另一個商業(yè)應用。在牙科再生醫(yī)學中，需要發(fā)展種植牙技術。標準與技術研究所的研究人員，通過與美國國立衛(wèi)生研究院的牙科和顱面研究所達成協(xié)議，尋找改進的臨床方法。當研究人員用福克斯的改進的納米晶體進行實驗時，他們能夠?qū)⒓{米晶體分散在支架結(jié)構(gòu)中，達到牙科再生醫(yī)學的目的。
“當我們在纖維素納米晶體支架上培養(yǎng)細胞的時候，初步結(jié)果表明，支架結(jié)構(gòu)既能夠?qū)崿F(xiàn)力學特性也能夠?qū)崿F(xiàn)生物反應。這表明，適當濃度的纖維素納米晶體支架材料是一種很有潛力的骨骼再生方法，” 美國標準技術研究所口腔健康生物材料項目研究團隊領導者Martin Chiang說。
福克斯的另一項合作是與喬治亞理工學院和Owens Corning公司，這是一家專業(yè)從事玻璃纖維絕緣材料和復合材料的公司，研究用于飛機、汽車和風力渦輪機的玻璃鋼替代品。他還與Vireo Advisors和美國標準技術研究所一起合作，劃定纖維素納米晶體和納米纖維健康和安全特征。
“隨著研究的深入，證明這些納米材料的安全性，使其更容易應用于不同材料中，我們就能在日常產(chǎn)品中，更接近利用這些自然界中耐化學腐蝕、堅韌無比而且豐富的聚合物。”福克斯說。
更多詳細報道請關注復材網(wǎng)m.lzzz.net