本报讯 5月1日,我校俞书宏院士团队发展了一种新型纳米纤维仿生结构材料的制造方法,成功研制了一类天然纳米纤维素高性能结构材料(简称:CNFP)。CNFP具有优异的综合性能,密度仅为钢的六分之一,而比强度、比韧性均超过传统合金材料、陶瓷和工程塑料,这种新型全生物质仿生结构材料有望替代现有的工程塑料,具有广泛的应用前景。相关成果发表在《科学·进展》杂志上。
这种新型CNFP仿生结构材料具有极高尺度稳定性,热膨胀系数低至5 ppm K-1,远优于传统合金材料和工程塑料,与陶瓷接近。该材料在剧烈热冲击条件下,力学性能与尺寸依然高度稳定。此外,CNFP还具有极高的抗冲击性能、高损伤容限以及能量吸收性能。
研究结果表明,CNFP具有轻质高强韧的优异性能,其比强度和比冲击韧性分别达到了198 MPa/(Mg m-3)和67 kJ m-2/(Mg m-3),均超越航空铝合金和钢,且其密度低至1.35 g cm-3,仅为钢的六分之一,铝合金的一半。
这种可持续新型天然纳米纤维仿生结构材料集成了轻质高强韧、高尺寸稳定性、抗热震、抗冲击、高损伤容限等多种优异性能,综合性能突出,将在轻量化抗冲击防护及缓冲材料、空间材料、精密仪器结构件等应用领域将具有广阔的应用前景。
论文的共同第一作者是合肥微尺度物质科学国家研究中心博士后管庆方,硕士生杨怀斌、韩子盟。 (合肥微尺度物质科学国家研究中心 化学与材料科学学院)