中國(guó)科學(xué)家成功研發(fā)可替代塑料的新型材料

日常使用中各種塑料制品方便了大家的生活，然而塑料導(dǎo)致的白色污染一直是個(gè)難題，現(xiàn)在中科大研究人員發(fā)明了一種新的高性能可持續(xù)材料，有望替代塑料。

塑料制品主要來源于石油化工，多年來科學(xué)家們一直希望尋找到可替代的材料，特別是無污染的生物基可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料，然而這種材料機(jī)械性能較差或制造過程的過于繁瑣的限制導(dǎo)致了生產(chǎn)成本、規(guī)模無法跟塑料相比，替代塑料沒有可行性。

據(jù)中國(guó)科技大學(xué)消息，俞書宏院士團(tuán)隊(duì)將仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于高性能生物基結(jié)構(gòu)材料的研制，發(fā)展了一種被稱為“定向變形組裝”的新型材料制造方法，實(shí)現(xiàn)了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)材料的規(guī)?；苽?。

通過這種定向變形組裝方法，團(tuán)隊(duì)成功地將纖維素納米纖維（CNF）和二氧化鈦包覆的云母片（TiO2-Mica）復(fù)合制備了具有仿生結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)結(jié)構(gòu)材料。所獲得的結(jié)構(gòu)材料具有比石油基塑料更好的機(jī)械和熱性能，有望成為石油基塑料的替代品。

該工藝過程宜于放大，產(chǎn)品具有良好的可加工性和豐富多變的色彩和光澤，使其可以作為一種更加美觀和耐用的結(jié)構(gòu)材料有望替代塑料。

該材料具有仿珍珠母的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種仿生設(shè)計(jì)有效地改善了材料的力學(xué)性能。珍珠母所具有的磚-泥結(jié)構(gòu)，使其可以基于普通的天然物質(zhì)構(gòu)筑高性能的材料，并兼具高強(qiáng)度和高韌性的優(yōu)良特性。

不僅如此，這種材料的熱性能、機(jī)械性能等指標(biāo)也非常優(yōu)秀，這種全天然仿生結(jié)構(gòu)材料比塑料更安全、更可靠，從而使其在高溫或可變溫度下能夠替代塑料而成為一種可持續(xù)、輕便、高性能的塑料替代品。

相關(guān)研究結(jié)果最近已經(jīng)發(fā)表在了《自然·通訊》雜志上。
責(zé)編AJX