I ricercatori in Svezia hanno prodotto un materiale a base biologica che si dice superi la forza di tutti i materiali a base biologica noti, fabbricati o naturali, compreso il legno e la seta di ragno.

Lavorando con nanofibre di cellulosa (CNF), l'elemento costitutivo essenziale del legno e di altre piante, i ricercatori riferiscono di aver superato la difficoltà nel tradurre le incredibili proprietà meccaniche di queste nanofibre in più grandi, materiali leggeri per l'uso in aeroplani, macchine, mobili e altri prodotti.

"Le fibre di nanocellulosa a base biologica fabbricate qui sono 8 volte più rigide e hanno punti di forza superiori alle fibre naturali di seta di ragno dragline, generalmente considerato il materiale a base biologica più resistente, " dice l'autore corrispondente Daniel Söderberg, ricercatore presso il KTH Royal Institute of Technology. "La forza specifica è superiore a quella dei metalli, leghe, ceramiche e fibre di vetro E."

Pubblicato sulla rivista dell'American Chemical Society ( ACS Nano ), lo studio descrive un nuovo metodo che imita la capacità della natura di disporre le nanofibre di cellulosa in disposizioni su macroscala quasi perfette.

I progressi riportati derivano dallo sviluppo di intuizioni sul modo in cui la fisica controlla la strutturazione dei componenti, come CNF, su scala nanometrica durante la fabbricazione.

Questa comprensione ha permesso un nuovo processo, che prevede il controllo del flusso di nanofibre sospese in acqua in un canale largo 1 mm fresato in acciaio inossidabile. Il collegamento di flussi di acqua deionizzata e acqua a basso pH aiuta ad allineare le nanofibre nella giusta direzione e consente alle interazioni supramolecolari tra CNF di auto-organizzarsi in uno stato ben confezionato in cui sono unite insieme.

"Questa scoperta è resa possibile dalla comprensione e dal controllo dei parametri fondamentali fondamentali per una perfetta nanostrutturazione, come la dimensione delle particelle, interazioni, allineamento, diffusione, formazione e assemblaggio di reti, " dice Söderberg.

Söderberg afferma che lo studio apre la strada allo sviluppo di materiale in nanofibre che può essere utilizzato per strutture più grandi mantenendo la resistenza alla trazione e la capacità delle nanofibre di resistere al carico meccanico. Il processo può essere utilizzato anche per controllare l'assemblaggio su scala nanometrica di tubi di carbonio e altre fibre di dimensioni nanometriche.

Le misurazioni del materiale sono state riportate per la rigidità a trazione, 86 gigapascal (GPa), e per la resistenza alla trazione, 1,57 GPa.