在千克尺度上生产强大而聪明的纤维素纤维,具有单向纤维纤维对齐的特点

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物质利用生物质的利用
• 织工程 织工程 织工程

背景情况:

• 多功能纤维对于智能织品,机器人和生物医学至关重要.
• 自然生物质提供了先进纤维材料的可持续来源.

研究的目的:

• 开发一种简单的方法,从天然草中制造出坚固,硬和适应湿度的纤维素纤维.
• 研究工程纤维素纤维的机械性能和湿度反应行为.
• 为了证明这些可持续纤维的大规模,经济高效的生产潜力.

主要方法:

• 一个单步脱皮过程,从天然草中去除红素和半纤维素.
• 结果的纤维素纤维结构的微观和纳米尺度分析.
• 拉力测试以确定机械强度和扬模.
• 使用工程纤维素纤维制造的适应湿度的执行器的制造.

主要成果:

• 脱皮过程产生的纤维素纤维具有密集的,单向的纤维结构.
• 这些纤维具有很高的抗拉强度 (∼0.9 GPa) 和模量 (72 GPa),明显超过原始草的抗拉强度.
• 工程弹状结构显示出优越的湿度响应式执行器性能.
• 通过低成本,可持续的工艺实现了千克规模的生产.

结论:

• 一种具有成本效益的,可扩展的方法已经建立起来,用于从天然草中生产强大的,智能的纤维素纤维.
• 这些纤维具有出色的机械性能和适应湿度的能力,适合高级应用.
• 开发的纤维素纤维是一种对传统合成纤维的有希望的可持续替代品.