人造纖維素纖維不僅比鋼強，而且還有蜘蛛絲。因此，這種材料為行業提供了全新的可能性。
人工生產的纖維素納米纖維，在自然界中形成木材和其他植物的基本構件，比蜘蛛絲或鋼更強。輕質生物纖維非常適用于汽車生產，航空航天和飛機制造以及醫療技術。
肉眼幾乎看不見，但仍然相當大：漢堡研究中心DESY的科學 是第 個成功生產可生物降解的人造纖維素纖維的人，這種纖維不僅比鋼強得多，而且比蜘蛛絲還強。
使用的技術（KTH）斯德哥爾摩皇 學院的 個研究小組開發出 種新的生產方法，從在漢堡DESY“（DESY） 個完全新的生物材料科學 起，由纖維素納米纖維（CNF）和纖維素納米纖維。
這些纖維構成了自然界中木材和其他植物的基本構件。它們的厚度僅為2至5納米，長度可達700納米。 納米只有百萬分之 毫米。
生物材料具有哪些特性？
由于無缺陷的分子結構，納米 構建塊具有優異的機械性能。例如，通過令人印象深刻的高強度和剛性以及 低的重量和特殊的彈性。
可生物降解的人造纖維素纖維比鋼強得多，甚至比蜘蛛絲強，后者被認為是 強的生物材料。“納米粒子是可以找到的 緊湊的物體，” DESY漢堡微型和納米焦點測量站P03的負責人Stephan Roth解釋道。“為了破壞這樣 個細胞，你將不得不花費很多精力。”
因此，在未來，新的生物材料可以替代目前用于工業生產的各種塑料。“我們開發的生物基納米纖維素線比用天然蜘蛛絲制成的繩索線硬8倍，有時強 些，” 斯德哥爾摩KTH皇 技術學院的 DanielL.S?derberg解釋道。
“如果你正在尋找生物基材料，那么沒有什么可比的。它比鋼鐵和所有其他金屬或合金以及玻璃纖維和大多數其他合成材料更堅固。“
對于自焙這種機械性能在同 水平，玻璃或凱夫拉爾纖維，然而，有 個全資生物基組分（無基于化石的添加劑），并執行比這更好的產率，其是由于自旋拖絲的強度和剛度，通常被認為是 強的生物基材料
納米纖維適合哪些工業部門？
據研究人員稱，這些新型纖維可以生產100％生物基輕質復合材料，用于汽車產品等結構要求苛刻的應用。由于非常輕質且高強度的材料顯著減輕了重量，同時又不犧牲安全性和設備舒適性，因此它也非常適用于太空旅行或飛機制造。
科學 們也看到了醫療應用的巨大潛力，例如植入物，因為：纖維素與組織相容，不會被身體排斥。因此，具有生物纖維的材料可以想象為用于支架和醫學中的結構應用的關鍵組件。
“對于醫療技術的特殊應用，我們假設應用程序可以在大約五年內實現 - 輕量化構造需要更長時間，”S?derberg說。據研究人員稱，制造成本與目前使用的塑料大致相同。
這些材料是如何由納米組件制成的？
“我們可以假設，從中期來看，這些生物纖維也可以用3D打印，”羅斯強調說。“下 步是測試機械性能和功能化，這意味著，例如，纖維是防水或導電聚合物混合。”
個從納米元件生產技術資料的 大挑戰是響亮索德伯格是利用納米 的積木往往是獨 無二的特性，使產能獲得這些特性的技術材料。
在生產過程中，也稱為流體動力聚焦，可以將微小的木質纖維素纖維（原纖維）平行排列。與天然木材相比，其中這些纖維完全混亂，新纖維具有非常堅固和耐用的 致性。為此目的，鋼塊中的納米纖維通過 毫米寬的薄水通道。
通道有兩個側向流入，去離子水和低pH值水流過。然后，不同的pH值對表面電荷產生影響。這意味著當通過窄通道按壓時，光纖部件自身對準。
同時防止了結塊。結果，納米纖維流可以被加速和壓縮。該方法確保納米纖維不僅以期望的取向排列，而且還連接自身以形成緊密包裝的線。
生物材料具有巨大的彎曲強度和拉伸強度
也就是說，納米纖維可以通過在納米纖維之間起作用的所謂的超分子力彼此粘附。“為此我們必須誘導所謂的氫鍵，”羅斯說。“我們加入酸，通過質子化改變納米纖維的表面，產生非常強的粘合 - 就像粘合劑 樣，只有沒有膠水。”
據科學 稱，該過程還可用于控制碳納米管或其他納米纖維的分組。
測量顯示材料的抗彎剛度為86千兆帕斯卡，抗拉強度為1.57千兆帕斯卡。根據S?derberg的說法，生產的生物基納米纖維素線比天然蜘蛛絲的繩索線硬8倍，強度高幾倍。
為了監控生產過程，使用漢堡研究中心DESY的X射線源PETRA III（正電子 - 電子 - 串聯 - 環 - 系統）。來自PETRA III的明亮X射線束允許您詳細地跟蹤，分析和優化過程以及螺紋的精確結構。據研究人員稱，這只能通過漢堡DESY研究中心的PETRA III來實現。
X射線衍射圖為科學 提供了確認，即纖維平行排列并通過分子間鍵合力連接。羅斯說：“我們制造的螺紋厚度可達15微米，長達數米。” 微米是千分之 毫米。根據研究人員的說法，螺紋也可以制成更大的厚度。
如果工業要使用新材料， 必須要求它們具有技術，生態和經濟優勢，并且數量足夠。“ 終，這種材料的生產還不夠，但這種材料也必須在工業上加工，” 空中客車新興技術和概念部主管Martin Dehn強調說。“例如， 種無法纏繞的超強材料不能在操作上使用 - 它總是所有性能的總和必須更好。”
擁有“ 供應商”的汽車制造商保時捷在前期制作和系列開發方面始終與前瞻性材料保持聯系。“如果市場上有任何有趣的新材料，特別是具有實踐經驗，它們將被記錄在創新管理系統的技術雷達系統中，” 保時捷材料工程主管Stephan Schmitt說。
“保時捷還通過賽車部門占據了 個特殊位置，因為即使是少量車輛部件，也可以提前測試新材料。” 對于Schmitt來說，“超 材料”應該作為混合物的半成品或作為編織結構的線。通過這些選項，該材料可用于車輛中的許多位置，與纖維和顆粒增強材料以及紡織品相當。
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