麻省理工学院的新基于植物材料可以取代塑料

该团队希望纤维素材料将导致可持续的塑料替代品。

使用树木和合成聚合物中的纤维素,麻省理工学院的研究人员创造了一种材料,“比某些类型的骨头更强,更坚固,并且比典型的铝合金更坚硬”,大学宣布

研究人员希望他们的化合物能够在未来带来更好,更可持续的塑料。目前,材料在干燥时会收缩,从而使打印物质很困难。

麻省理工学院的Abhinav Rao说:“如果您可以避免收缩,您可以继续扩大规模,也许可以达到仪表尺度。”“然后,如果我们要大型梦想,我们可以用纤维素复合材料代替大量的塑料。”

研究人员希望他们的化合物能够在未来带来更好,更可持续的塑料。

水晶的力量:根据麻省理工学院的说法,如果您想找到一棵树的最强部分,那么您就必须外观真实的关。这不是强大的树干或坚固的根源:实际上是在牢房中。

这些墙壁是由纤维素制成的,它为从藻类到我心爱的金星蝇陷阱再到高耸的红木提供了一切结构。纤维素很强,因为它是由以紧密晶体图案排列的有机聚合物制成的。

这些纤维素纳米晶体(CNC)增强了细胞壁,根据MIT,它们在此规模上比Kevlar更坚固,更强壮。

那么,为什么塑料仍然是用石油制成的,而不是这些植物来源的纳米晶体?问题是比例。如果您将太多的CNC放入材料中,它们倾向于将其汇合在一起,并且与其他聚合物分子的结合不佳。

这种顽强的天性使他们无法以足够高的浓度使用来利用其力量和弹性。

现在,麻省理工学院团队找到了可以解决这个问题的食谱。

塞满纤维素:该团队的植物衍生材料发表在恰当命名的期刊上纤维素,可以包含60-90%的CNC。

他们首先将现成的CNC与合成液体聚合物混合,使形成凝胶的比率正确,新地图集报道。为了防止纳米晶体团结起来,它们用超声波探针击中它们,使它们释放并让它们与其他分子一起发挥作用。

最后,在整个材料中都充满了牢固的键。

Rao说:“我们基本上是解构了木材,并重建了木材。”“我们采用了木制纳米晶体的最佳组成部分,并重建它们以实现新的复合材料。”

当团队仔细观察他们的纤维素纳米晶体时,他们发现他们以类似于Nacre的实体图案进行排列 - 这就是您从牡蛎中散发出的闪烁材料,而珍珠的制成。

Nacre的结构有助于防止裂缝一直贯穿其中;团队发现他们的新材料表现出对破裂的相同抵抗力。

“我们基本上是解构木材,并重建了木材。”

Abhinav Rao

解决的挑战:凝胶能够是3D打印的,但是它还没有准备好(字面意思)的时间。干燥时发生的收缩会导致任何太大的东西在干燥过程中扣紧或破裂。

但是,这个问题可能是可以解决的,如果是这样,材料可以让我们做很多以前从未做过的事情。

麻省理工学院机械工程学教授A. John Hart A. John Hart说:“通过与CNC在高载荷时创建复合材料[阅读:其中很多混合物],我们可以提供基于聚合物的材料机械性能。”

最终,此类材料可能能够替代化石燃料制成的塑料。

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