Этот растительный материал тверже алюминиевых сплавов. Как такое возможно?
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.
Кто бы мог подумать, что из обычной целлюлозы можно сделать такой прочный биопластик?