比蜘蛛丝还强的生物材料

汽车和航空零部件的主干是复合材料或金属，寻求可行的、可扩展的替代品的公司应该把目光放在a上生物材料该项目由瑞典最古老的技术大学KTH皇家理工学院牵头。

今年早些时候，那里的研究人员透露，他们已经设计出一种纤维素纳米纤维——也就是树木和植物的组成部分——被描述为比蜘蛛丝坚硬8倍，强度20%，而蜘蛛丝通常被认为是世界上最强壮的生物衍生物质。对于喜欢数据的人:它的抗拉强度为1.57千兆;蜘蛛丝的平均绩点在0.6到1.3之间。

据KTH研究人员之一Daniel Soderberg说，这种轻质材料可以应用于从汽车到航空部件、家具到医疗设备如人工关节(尽管后者的应用将需要更长的时间)的各种部门。它可以用来替代一些金属、合金或陶瓷，帮助解决和减少与这些材料生产相关的碳排放。

“最大的挑战之一在制造工程材料-材料,可用于制造对社会的实际产品的——从nanocomponents是利用often-exceptional纳米构件的属性以这样一种方式,工程材料能够保留这些属性,“索德伯格在一封电子邮件中写道,在回应我的关于这个项目的问题。

“在我们的工作中，我们已经成功地利用了一种这样的纳米成分，即纳米纤维素，它是自然界进化而来的高性能建筑材料，可以用来建造树木和植物，从而制造出一种可用的材料，这种材料具有同等的特殊机械性能。纳米元件的性能。”

他们是怎么做到的

研究人员使用市面上现有的云杉和松树的纳米纤维制造了这种材料。它实际上是多种纤维的混搭:一系列单独的纤维——每根直径约2-5纳米，最长可达700nm——通过将它们悬浮在去离子化的低pH值的水中，在一个1毫米的不锈钢通道中，将它们组合在一起。这允许“超核互动”，将单个的线连接在一起。

研究人员从大自然中获得了灵感:通过研究树木外细胞壁的排列方式以及它们是如何结合在一起的。(你知道，就是那些帮助它们保持结构的，即使它们达到100英尺或更高的高度。)你可以在这一技术文章由Soderberg合著，描述了这项研究。

缺点是什么?Soderberg的合著者之一Nitesh Mittal，接受《化学与工程新闻》采访时表示湿度会影响纳米纤维的性能并使其变弱。这意味着纤维素纳米纤维必须与其他生物材料结合才能真正实用。

对生物材料最大的反对意见之一是与迁移到新的制造或操作过程相关的感知费用。Soderberg在回答另一个问题时写道，根据目前已知的情况，生产这种生物材料的成本与制造凯夫拉纤维的成本相当。

KTH团队正与另一家瑞典研究机构RISE Bioeconomy合作，努力生产大量的这种材料，以便在实际应用中测试它。研究人员希望在10月之前获得这项技术的专利，这将指导下一步的商业化进程。