近日，浙江農(nóng)林大學(xué)生物質(zhì)仿生智能研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種粉末材料無(wú)損成型技術(shù)，在初級(jí)粒子和宏觀(guān)應(yīng)用之間架起一座通用、強(qiáng)大和非破壞性的微納纖維橋梁。相關(guān)論文發(fā)表于《自然-材料》。
粉末作為離散單元的集合體，具有無(wú)限的納米結(jié)構(gòu)和應(yīng)用可能性，在工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的第一手材料中占主導(dǎo)地位。要使粉末可使用，必須將其加工成一定的宏觀(guān)幾何形狀，如塊狀、線(xiàn)狀或膜狀，以獲得結(jié)構(gòu)機(jī)械性能。目前，燒結(jié)、成型、壓制、擠壓和涂覆等工藝是將粉末塑造成各種宏觀(guān)材料的成熟技術(shù)。
由于加工過(guò)程中顆粒的團(tuán)聚和變性以及精致結(jié)構(gòu)的損傷，無(wú)論粉末設(shè)計(jì)得多么完美，粉末顆粒的原始納米結(jié)構(gòu)一般都會(huì)在最終材料中消失。隨著現(xiàn)代科技進(jìn)入納米時(shí)代，當(dāng)傳統(tǒng)材料縮小到納米尺度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多令人驚嘆的效果，但是目前的加工技術(shù)很少能將這些精心設(shè)計(jì)的納米效應(yīng)很好地保留到最終材料中。
為此，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種通用的纖維化方法，以二維纖維素為媒介，將各種粉末材料加工成微/納米纖維，在為顆粒提供結(jié)構(gòu)支撐的同時(shí)，保留粉末自身的特性和結(jié)構(gòu)。
該研究發(fā)現(xiàn)，自收縮力驅(qū)動(dòng)承載顆粒的纖維素皺縮并卷成纖維，這一溫和的過(guò)程可防止粉末顆粒聚集和結(jié)構(gòu)損壞。利用該技術(shù)能夠?yàn)楹暧^(guān)材料創(chuàng)建一個(gè)纖維狀構(gòu)件庫(kù)，為醫(yī)療、環(huán)境、防護(hù)、催化、能源、航空航天、光電材料、食品工程和日用品制造等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用提供豐富的材料平臺(tái)和無(wú)限可能。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-024-01821-3
https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2024/3/378871.shtm 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：2024.3.21
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