2月8日,Nature在线揭晓了美国马里兰大学胡良兵教授和李腾教授研究团队关于超等木头的最新发明。该研究团队发明了一种简朴有用的要领可以把原生木料直接处置惩罚成为一种超强超韧的高性能结构质料。

论文链接:
https://www.nature.com/articles/nature25476
要领分为两步,首先去除木料中部分木质素,然后在100摄氏度的温度下举行压缩。通过简朴的两步处置惩罚方法获得的超等木头的各项机械性能,包括拉压弯强度、韧性、刚度、硬度、抗攻击性能等, 都凌驾原生木料10倍以上。其拉伸强度抵达587 MPa,可以和钢材媲美;而比拉伸强度高达451 MPa cm^3/g,凌驾险些所有的金属和合金质料,甚至包括钛合金(244MPa cm^3/g)。马里兰大学的研究效果显示,超等木头100%源自原生木料,无任何添加物,加工要领适用于种种木料,并且在湿润情形下性能稳固。其机械性能超凡轶群,并且具有环保特质和可再生性, 展示出超等木头作为未来结构质料之星的重大潜力。

图1. 木料处置惩罚工艺及力学性能

图2. 自然木料和密实化木料结构表征

图3. 超凡轶群的机械性能

图4.攻击强力试验
关于这一令人兴奋的效果,马里兰大学机械工程系李腾教授诠释说:“实现超等木头高强度高韧性的实质源自我们发明的这种木料处置惩罚要领的巧妙设计。经由第一步部分去除原生木料中的木质素,使得我们在第二步的热压历程后实现木料的完全致密化。经由处置惩罚获得的超等木头最大限度的消除了原生木料中保存于多标准的本征缺陷, 因而决议了超等木头的高强度;同时完全致密化有用增进了木料中的纤维素纳米纤维的有序排列水平和细密度,从而极洪流平地增添了纤维素纳米纤维之间的氢键密度,导致在超等木头断裂历程中耗散大宗的能量,因而实现高韧性。”
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关于这一研究效果的未来远景和应用,马里兰大学质料科学系胡良兵教授展望说:“人类在已往近万年里在修建、家具以及其他结构质料应用中对木料的使用, 远远没有充分使用到木料中纤维素的优异机械性能。我们这项研究展示了超等木头在未来结构质料领域的重大应用远景。超等木头有潜力在修建、交通、航空航天领域里取代金属和聚合物,成为未来节能环保型高性能结构质料之星。”