Этот растительный материал тверже алюминиевых сплавов. Как такое возможно?
Кто бы мог подумать, что из обычной целлюлозы можно сделать такой прочный биопластик?
Клеточная стенка древесины построена из волокон целлюлозы — самого распространенного в природе полимера и основного структурного компонента всех растений и водорослей. Внутри каждого волокна находятся упрочняющие нанокристаллы целлюлозы, которые представляют собой цепочки органических полимеров, расположенных в структуре кристалла.
На наноуровне эти нанокристаллы прочнее и жестче кевлара. Если бы из них можно было получить полноценные материалы, растительные композиты могли бы стать более прочными, устойчивыми и жесткими. В новой работе ученые нашли способ сделать это. Они разработали материал, в котором нанокристаллов целлюлозы находится от 60 до 90 процентов по объему — это самая высокая доля таких структур на сегодняшний день.
Исследователи обнаружили, что композит на основе целлюлозы прочнее некоторых типов костей и тверже, чем типичные алюминиевые сплавы. Материал имеет микроструктуру, напоминающую перламутр - твердую внутреннюю оболочку некоторых моллюсков.
Что самое интересное, получить такой композит можно как при помощи 3D-печати, так и обычного литья. Авторы напечатали и отлили композит в кусочки пленки размером с небольшую монетку, которые использовали для проверки прочности и твердости материала. Они также обработали композит, придав ему форму зуба, чтобы показать, что этот материал однажды может быть использован для изготовления зубных имплантатов на основе целлюлозы — и, если уж на то пошло, любых пластмассовых изделий. Фактически, ученые представили универсальный биопластик, который может стать устойчивой заменой некоторым существующим пластмассам, массово применяемым сегодня.