发布日期：2024-02-15 16:31 点击次数：202
北京技艺3月4日ag平台百家乐，南开大学化学学院刘遵峰老师团队连合中国科学院院士、东华大学朱好意思芳老师，中国药科大学周湘副老师团队在Nature Sustainability发表题为“High strength cellulose fibers enabled by molecular packing”的相关效果。这项打破性进展为开发可替代石油基材料的高性能生物基纤维提供了新念念路，在智能纺织、医用材料等领域展现出宽绰应用出路。
当然界中的树木、竹子等具有优异的强度和韧性，其结构承重武艺主如果由纤维素提供，而常用的基于纤维素的再生材料，其力学性能仍有很高的普及空间。由于其共价骨架和分子链之间的高密度氢键，结晶纤维素的机械强度在7.5-7.7 GPa范围内。若何将微不雅的纤维素纳米晶的高强力学性能扩大到宏不雅纤维是一个强盛挑战。开发一种利用再生纤维素去纺丝制备高强韧纤维的规律受限于两个要津瓶颈：一是密致的分子间氢键收集导致溶化贫寒，二是分子链无序胪列制约力学性能普及。
针对上述挑战，团队从两个方面下手，从纺丝液的层面，为了搞定纤维素因为强氢键不溶的问题，将其乙酰化把羟基包裹起来，所获取的三乙酸纤维素因为乙酰化后氢键数目的减少，易于溶化在有机溶剂中，酿要素子链级别散布的溶液。从成纤维层面，应用牵引拉丝的阵势纺丝，这种纺丝阵势不错完了三乙酸纤维素分子链的整都相续胪列。此外，通过在脱乙酰化的历程中加捻，在捻应力的作用下，加多了分子链的取向度。最终脱乙酰化的纤维素纤维力学性能3.08 GPa，玩ag百家乐技巧韧性215.1 MJ m-3。性能远超现存纤维素纤维材料。
相等值得存眷的是，该工艺在性能打破的同期，完了了领域化连气儿纺丝，且通过优化溶剂轮回系统，信得过践行了绿色制造理念。
三乙酸纤维素纤维（CTF）和纤维素纤维（DCF）的结构表征与机械性能
从CTF到DCF的形态和微不雅结构升沉
DCFs结构和力学性能的调控
DCF纺织品和复合材料的优异机械性能及应用实例
本相关制备的DCF展现出优异的机械性能，在纺织品、绳子和抗冲击复合材料等领域具有宽绰的应用出路。通过测试发现，DCF和CTF的光芒度权臣高于传统材料：在60°入射角下，DCF的光芒度为9.1，CTF为31.8，而商用棉纺织品和三醋酸纤维素织物的光芒度区别仅为1.6和1.9。
此外，DCF具有考究的加工性能，大略通过染色、加捻、合资和经编等工艺制成织物，并可用于制备环氧树脂/DCF复合材料。践诺收尾标明，跟着DCF含量的加多，复合材料的断裂强度、韧性、抗穿刺性和冲击韧性均有昭着增强。同期，DCF行为先进碳材料的前体纤维，也发扬出优异的性能。说七说八，本相关开发的DCF在复合材料、工程和建筑等领域具有伏击的应用价值，是一种梦想的强化材料。
团队打破纤维素材料产业化瓶颈，冷漠革新工艺完了高性能纤维素纤维制备。工艺同步完了连气儿化纺丝与99%溶剂回收率，兼具领域化出产和绿色环保上风。
论文流通：
https://www.nature.com/articles/s41893-025-01523-x
着手： 南开新闻网