斯普林格自然杂志(SpringerNature)旗下的国际学术期刊《自然-通讯》(Nature-Communication)最近发表了一篇材料研究论文,介绍科学家开发了一种生产高强度生物基材料的制造方法,可用作塑料的替代品。
石油基塑料对环境和人类健康构成了挑战,但很难找到具有相似机械性能的可持续生物基塑料来替代它们。加入取向一致的小填料颗粒可以改善聚合物的力学性能,但控制聚合物中颗粒取向的方法尚未开发出来。
该论文的通讯作者,中国科学技术大学的俞树鸿教授和他的同事描述了一个利用压力在生物基聚合物中排列小颗粒的过程。在压力的作用下,材料的厚度减小,颗粒成排排列。纤维素基聚合物填充了垂直排列的矿物颗粒之间的空隙,形成了相当于砖墙的微结构。这种结构使材料具有优异的机械性能——优于许多高性能塑料。普通塑料的机械性能可以在使其变脆或软化的温度下保持稳定。通过制造手机壳,证明了工艺可扩展,材料易加工。
作者认为,该方法为大规模生产高性能全天然材料提供了一条途径,该技术的发展对促进生物基材料在工业和工业应用中的应用具有重要意义。